JP2005099195A - Optical transmission body and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光伝送体及びその製造方法に関し、特に詳しくはプラスチック光ファイバや光導波路等に用いることができる光伝送体及びその製造方法に関するものである。 The present invention relates to an optical transmission body and a manufacturing method thereof, and more particularly to an optical transmission body that can be used for a plastic optical fiber, an optical waveguide, and the like, and a manufacturing method thereof.
光伝送体等の光学用途においては、プラスチック系材料は、石英系材料に対して、一般には成型加工性、部材の軽量化、低コスト化、可撓性、耐衝撃性等における優位性を有している。例えばプラスチック光ファイバ(POF)は、石英系光ファイバと較べると、光の伝送損失が大きいために長距離の光伝送には向いていないが、上記のプラスチックの性質により、光ファイバのコア部を数10μm以上とするような大口径化を図ることができる。この大口径化により、光ファイバの分岐や接続に用いる各種周辺部品や機器の、光ファイバとの接続精度を上げる必要がなくなる。そのため、プラスチック光ファイバは、周辺部品や機器との接続容易性、端末加工容易性、高精度の調芯が不要になるメリットを有する。その他にもプラスチック光ファイバは、上記のようなコネクタ部分の低コスト化の他に、上記のプラスチックの性質により、人体への突き刺し災害等の危険性の低さ、高い柔軟性による易加工性や易敷設性や耐振動性、そして低価格等のメリットがある。これにより、プラスチック光ファイバは、家庭や、車載用途に注目されているだけでなく、高速データ処理装置の内部配線や、DVI(digital Video Interface)リンクなどの極短距離かつ大容量のケーブルとしても、利用が検討されている。 In optical applications such as optical transmitters, plastic materials are generally superior to quartz materials in terms of molding processability, weight reduction, cost reduction, flexibility, and impact resistance. doing. For example, a plastic optical fiber (POF) is not suitable for long-distance optical transmission because of a large optical transmission loss compared to a quartz optical fiber. The diameter can be increased to several tens of μm or more. This increase in the diameter eliminates the need to increase the connection accuracy of various peripheral parts and devices used for branching and connection of the optical fiber with the optical fiber. Therefore, the plastic optical fiber has the merit that connection with peripheral parts and devices, ease of terminal processing, and high-precision alignment are unnecessary. In addition to the cost reduction of the connector part as described above, the plastic optical fiber has a low risk of puncture accidents on the human body due to the properties of the plastic, easy processability due to high flexibility, There are advantages such as easy installation, vibration resistance, and low price. As a result, plastic optical fibers are not only attracting attention for home and in-vehicle applications, but also as ultrashort-distance and large-capacity cables such as internal wiring of high-speed data processing devices and DVI (digital video interface) links. , Use is being considered.
プラスチック光ファイバは、コア部とクラッド部とから構成され、プラスチック光ファイバ素線とも呼ばれる。一般には、コア部は重合体をマトリックスとする有機化合物からなる芯材の部分であり、クラッド部はコア部より屈折率が低い外殻部分である。 The plastic optical fiber includes a core portion and a clad portion, and is also called a plastic optical fiber strand. Generally, the core part is a core part made of an organic compound having a polymer as a matrix, and the clad part is an outer shell part having a refractive index lower than that of the core part.
このプラスチック光ファイバの製法としては、ポリマーを引き出してコア部またはクラッド部を同時に繊維状に成形する方法や、光ファイバ母材(以下、プリフォームと称する)を製作してからこのプリフォームを溶融延伸する方法などがある。 The plastic optical fiber can be produced by drawing a polymer and simultaneously molding the core or clad into a fiber, or by manufacturing an optical fiber preform (hereinafter referred to as a preform) and then melting the preform. There are methods such as stretching.
そして、高い伝送容量を有する光ファイバとして、屈折率分布型プラスチック光ファイバが最近注目されており、これは中心から外側に向かって屈折率の分布を有するコア部を備えたプラスチック光ファイバである。この屈折率分布型POFの製法の一つは、界面ゲル重合法を利用するものであり、この方法では、上述のようにまずプリフォームを作製し、その後、このプリフォームを溶融延伸する。この製造方法では、まず、メチルメタクリレート(MMA)等の重合性化合物を、充分な剛性のある重合容器に入れて、この重合容器を回転させながら重合性化合物を所定条件下で重合させる(以下、回転重合法と称する)ことにより、ポリメチルメタクリレート(PMMA)等の重合体からなる円筒管を作製する。この円筒管はクラッド部となる。次に、この円筒管の中空部にコア部の原料を注入して、円筒管内部で界面ゲル重合を行い、コア部を形成する。コア部の原料としては、例えば、MMA等の重合性化合物や、開始剤、連鎖移動剤および屈折率調整剤等がある。界面ゲル重合により形成されたコア部には、含有される屈折率調整剤等の濃度分布があり、これにより、コア部には屈折率の分布が生じる。このようにして得られたプリフォームを、180℃〜250℃程度の雰囲気中で加熱延伸することにより、屈折率分布型プラスチック光ファイバが得られる。(例えば、特許文献1参照) A refractive index distribution type plastic optical fiber has recently attracted attention as an optical fiber having a high transmission capacity, which is a plastic optical fiber including a core portion having a refractive index distribution from the center toward the outside. One of the methods for producing the gradient index POF utilizes an interfacial gel polymerization method. In this method, a preform is first prepared as described above, and then the preform is melt-drawn. In this production method, first, a polymerizable compound such as methyl methacrylate (MMA) is placed in a sufficiently rigid polymerization vessel, and the polymerizable compound is polymerized under predetermined conditions while rotating the polymerization vessel (hereinafter, referred to as “polymerization compound”). A cylindrical tube made of a polymer such as polymethylmethacrylate (PMMA) is produced by a method called rotational polymerization. This cylindrical tube becomes a clad portion. Next, the raw material of the core portion is injected into the hollow portion of the cylindrical tube, and interfacial gel polymerization is performed inside the cylindrical tube to form the core portion. Examples of the raw material for the core include a polymerizable compound such as MMA, an initiator, a chain transfer agent, and a refractive index adjuster. The core portion formed by the interfacial gel polymerization has a concentration distribution of the refractive index adjusting agent and the like contained therein, thereby causing a refractive index distribution in the core portion. The preform thus obtained is heated and stretched in an atmosphere of about 180 ° C. to 250 ° C. to obtain a gradient index plastic optical fiber. (For example, see Patent Document 1)
このように製造したプラスチック光ファイバは、そのままで使用することは少なく、多くの用途において、外周に保護用のコーティングを施したり(例えば、保護層の形成)、あるいは所定の内径を持つチューブ内に挿入して用いられている。このように外周を保護することによって、プラスチック光ファイバのハンドリング中や、劣悪な環境下でのプラスチック光ファイバ使用の際に,傷や損傷、マイクロベンディングなどの構造不整、さらには光学特性の劣化からプラスチック光ファイバを守ることができる。 The plastic optical fiber manufactured in this way is rarely used as it is, and in many applications, a protective coating is applied to the outer periphery (for example, formation of a protective layer) or in a tube having a predetermined inner diameter. Inserted and used. By protecting the outer periphery in this way, scratches, damage, structural irregularities such as microbending, and deterioration of optical properties are observed during handling of plastic optical fibers and when plastic optical fibers are used in adverse environments. Plastic optical fiber can be protected.
しかし、例えば、プリフォームを経てプラスチック光ファイバを製造する場合においては、そのプリフォームの作製工程で、上記のように予め形成されたクラッド部に、コア部を生成するための重合性化合物を注入した際に、クラッド部の内面にクラック等が発生したり、あるいはコアとの境界及びその周辺に気泡が生じたりすることがある。クラックは、予めクラッド部が作製されたときのその内面に歪みが生じている場合に特に多く発生する。また、気泡は、コア生成時において、重合収縮に起因する体積減少や、重合反応の副生成物や溶存している低沸点物質の気化により発生する。 However, for example, in the case of manufacturing a plastic optical fiber through a preform, a polymerizable compound for generating a core portion is injected into the previously formed cladding portion in the preform manufacturing process. In this case, cracks or the like may occur on the inner surface of the clad part, or bubbles may be generated at or around the boundary with the core. Many cracks occur particularly when the inner surface of the clad portion is distorted in advance. In addition, bubbles are generated due to volume reduction due to polymerization shrinkage and vaporization of dissolved by-products and dissolved low-boiling substances during core formation.
上記クラックは、プラスチック光ファイバとされたときにその屈折率に影響を与え、伝送性能を低下させる原因となり、また、気泡は、溶融延伸されてプラスチック光ファイバとされたときにも残存して、クラック同様、光散乱を起こし、プラスチック光ファイバの伝送性能及び生産性を低下させる。また、気泡があると、溶融延伸時における加熱で、気泡が体積膨張しクラックを発生させる原因ともなる。そして、このようなクラックや気泡の発生は、プラスチック光ファイバ以外の光伝送体、例えば光導波路やレンズ等を製造する際にも発生しうる問題である。つまり、他の光伝送体であっても、上記のクラッドのような第1部材の表面に、重合性化合物を付与してこれを重合させることにより、第1部材に隣接する第2部材を生成するような製造方法を用いる場合には発生することが多い。 The crack affects the refractive index when it is a plastic optical fiber and causes a decrease in transmission performance, and the bubbles remain even when the plastic optical fiber is melted and stretched. Like cracks, it causes light scattering and reduces the transmission performance and productivity of plastic optical fibers. In addition, if there are bubbles, the bubbles expand in volume due to heating during melt drawing and cause cracks. The generation of such cracks and bubbles is a problem that may also occur when manufacturing an optical transmission body other than a plastic optical fiber, such as an optical waveguide or a lens. That is, even if it is another optical transmission body, the 2nd member adjacent to the 1st member is generated by giving a polymerization compound to the surface of the 1st member like the above-mentioned clad, and polymerizing this. This often occurs when using such a manufacturing method.
そこで、本発明は、予め形成された第1部材に、重合性化合物を付与してこれを重合させ、この重合により、第1部材に隣接する第2部材を生成するような光伝送体の製造方法において発生する、クラックや気泡を抑制し、良好な光学特性を有する光伝送体及びその製造方法を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention provides an optical transmission body that gives a polymerizable compound to a first member formed in advance and polymerizes the first compound, thereby producing a second member adjacent to the first member. An object of the present invention is to provide an optical transmission body that suppresses cracks and bubbles generated in the method and has good optical characteristics, and a method for manufacturing the same.
上記課題を解決するために、本発明では、ポリマーを含む材料で管状に形成された第1部材の中に重合性化合物を注入する注入工程と、前記重合性化合物を重合することにより第2部材を生成する重合工程とを用いて、光伝送体を製造する方法において、前記注入工程での重合性化合物の温度をTC(℃)とし、第1部材の前記ポリマーのガラス転移点をTg(℃)とし、重合性化合物の沸点をTbとするとき、Tg−60≦TC≦Tbまたは40≦TC≦Tbを満たすことを特徴として構成されている。 In order to solve the above problems, in the present invention, an injection step of injecting a polymerizable compound into a first member formed into a tubular shape from a material containing a polymer, and a second member by polymerizing the polymerizable compound In the method for producing an optical transmission body using the polymerization step, the temperature of the polymerizable compound in the injection step is TC (° C.), and the glass transition point of the polymer of the first member is Tg (° C. And when the boiling point of the polymerizable compound is Tb, Tg−60 ≦ TC ≦ Tb or 40 ≦ TC ≦ Tb is satisfied.
前記注入工程の前には、前記第1部材の少なくとも内面を、所定時間減圧下におくことが好ましい。前記重合性化合物は、加熱下で重合することがより好ましい。この重合性化合物は、加圧下で重合することが好ましい。 Prior to the injection step, it is preferable that at least the inner surface of the first member is kept under reduced pressure for a predetermined time. The polymerizable compound is more preferably polymerized under heating. This polymerizable compound is preferably polymerized under pressure.
第1部材は、回転重合法により生成された層、または、溶融押出法により成型された層を少なくとも1層有することが好ましい。これは、第1部材が単層、あるいは複層である場合と、単層の場合にはその層が回転重合法により生成されたものであるときと、溶融押出法により成型されたものであるときとを含んで意味するとともに、複層の場合には回転重合法により生成された層と溶融押出法により成型された層との両方を有している場合も含んでいる。 The first member preferably has at least one layer formed by a rotational polymerization method or a layer formed by a melt extrusion method. This is the case where the first member is a single layer or multiple layers, and in the case of a single layer, the layer is formed by a rotational polymerization method, and is molded by a melt extrusion method. In the case of a multi-layer, it includes a case where both a layer formed by a rotational polymerization method and a layer formed by a melt extrusion method are included.
前記第2部材は前記第1部材よりも高い屈折率を有することが好ましく、前記重合性化合物を含む組成物が、第1部材よりも高い屈折率を有する重合体を生成して、前記組成物が第2部材に含まれることがより好ましい。そして、第1部材または第2部材の屈折率は、断面円形の径方向の中心から外周に向けて連続的に、または段階的に低下し、その屈折率の最大値と最小値との差が0.001以上0.3以下であることがより好ましい。また、第1部材は、フッ素含有ポリマーを含むことが好ましい。なお、前記第1部材の少なくとも内面は、非晶性ポリマーを含むことが好ましい。 The second member preferably has a higher refractive index than the first member, and the composition containing the polymerizable compound produces a polymer having a higher refractive index than the first member, and the composition Is more preferably included in the second member. The refractive index of the first member or the second member decreases continuously or stepwise from the center in the radial direction of the cross-sectional circle toward the outer periphery, and the difference between the maximum value and the minimum value of the refractive index is More preferably, it is 0.001 or more and 0.3 or less. Moreover, it is preferable that a 1st member contains a fluorine-containing polymer. Note that at least the inner surface of the first member preferably contains an amorphous polymer.
そして、上記の製造方法により得られた光伝送体を溶融延伸して光ファイバとし、前記第1部材の少なくとも一部は、光ファイバのクラッド部となり、前記第2部材が光ファイバのコア部となることが好ましい。 Then, the optical transmission body obtained by the above manufacturing method is melt-drawn to obtain an optical fiber, at least a part of the first member is a clad portion of the optical fiber, and the second member is a core portion of the optical fiber. It is preferable to become.
また、本発明は、上記の製造方法により製造されたことを特徴とする光伝送体と、光ファイバとを含んで構成されている。 Further, the present invention includes an optical transmission body manufactured by the above manufacturing method and an optical fiber.
本発明の光伝送体の製造方法は、予め形成された第1部材に、重合性化合物を付与してこれを重合させ、この重合により第1部材に隣接する第2部材を生成するような光伝送体の製造方法において発生するクラックや気泡を抑制することができる。そして、本発明の光伝送体は、良好な光学特性を発現する。 In the method of manufacturing an optical transmission body of the present invention, a light that generates a second member adjacent to the first member by applying a polymerizable compound to the first member formed in advance and polymerizing the polymerizable compound. Cracks and bubbles generated in the method for manufacturing the transmission body can be suppressed. And the optical transmission body of this invention expresses a favorable optical characteristic.
本発明の実施の形態について図を引用しながら説明するが、本発明は下記実施形態に限定されるものではない。そして、本実施形態では、プラスチック光ファイバ(以降、POFと称する)を例示するが、本発明は、POFに限定されるものではなく、各種の光伝送体に適用することができる。他の光伝送体としては、光導波路等があり、ここでは平面レンズ、球面レンズ、非球面レンズ、ファイバレーザ、ファイバアンプ、フィルタなども例示され、さらに、これらを複合的に組み合せて構成されるものも含まれる。組み合わせの例としては、光ファイバとレンズとファイバレーザとファイバアンプとの組み合わせ等が挙げられる。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings, but the present invention is not limited to the following embodiments. In this embodiment, a plastic optical fiber (hereinafter referred to as POF) is illustrated, but the present invention is not limited to POF, and can be applied to various optical transmission bodies. Other optical transmission bodies include optical waveguides, etc., and here, planar lenses, spherical lenses, aspheric lenses, fiber lasers, fiber amplifiers, filters, etc. are also exemplified, and these are combined and configured. Also included. Examples of combinations include a combination of an optical fiber, a lens, a fiber laser, and a fiber amplifier.
図1は、POF及び光ファイバーケーブルの製造工程図である。それぞれの工程については後で詳細に説明するものとし、ここでは工程の流れについてのみ説明する。まず、クラッド作成工程11により、管形状のクラッド12を作成する。クラッド12は、後で生成するプリフォームの外殻部分をなす部分である。その後、このクラッド12の内部にコアを生成させるため、コア重合工程を経る。コアの生成により、プリフォーム15が得られる。プリフォーム15は、延伸工程16により延伸されて、POF17となる。この延伸工程16では、円柱状のプリフォーム15が、加熱されて、長手方向に延伸される。プリフォーム15は、POF17とされなくとも、この状態のままで光伝送体としての機能を有するものである。そして、POF17は、その外周を被覆材により被覆される被覆工程21を経て、プラスチック光ファイバケーブル22となる。
FIG. 1 is a manufacturing process diagram of a POF and an optical fiber cable. Each process will be described in detail later, and only the flow of the process will be described here. First, a tube-shaped clad 12 is created by the clad creating
次に、本実施形態としてのPOF及びその製造方法を、図2〜図4を参照しながら説明する。図2は、プリフォームの断面図であり、図3はプリフォームの断面の径方向における屈折率を示す図である。そして図4は、クラッドの中にコアを生成するための重合装置の断面図である。 Next, the POF and the manufacturing method thereof according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 2 is a cross-sectional view of the preform, and FIG. 3 is a diagram showing the refractive index in the radial direction of the cross section of the preform. FIG. 4 is a cross-sectional view of a polymerization apparatus for generating a core in the cladding.
図2に示すプリフォーム15は、外殻部であるクラッド12と、クラッド12の中のコア30とを有している。これらのクラッド12とコア30とは、延伸によりPOFとされた際に、それぞれ、POFのコアとクラッドとになる。クラッド12は、外径及び内径が長手方向に一定で、厚みが均一の管形状となっており、一方の端部はふさがれている。クラッド12は、本実施形態ではポリメチルメタクリレート(以降、PMMAと称する)としており、回転重合法により製造している。クラッド12は、このように、重合性化合物を重合した重合体からなる。以下の説明においては、このクラッド12を形成するための上記重合性化合物をクラッド用モノマーと称し、クラッド用モノマーを重合して生成した重合体をクラッド形成ポリマーと称することとする。本実施形態におけるクラッド12の製造は、MMAからPMMAを生成するときのように、その重合反応を行いながら管状に形成する回転重合法でおこなう場合もあるし、他のクラッド用モノマーから重合体を作ってからその重合体を溶融押出成型により管状に形成する場合もある。ただし、本実施形態の説明では、クラッド用モノマーをMMAとし、クラッド形成ポリマーをPMMAとした場合を例としている。なお、クラッドの材料及び製造方法についての詳細は後で説明する。 A preform 15 shown in FIG. 2 includes a clad 12 that is an outer shell portion and a core 30 in the clad 12. When the clad 12 and the core 30 are made POF by stretching, they become the core and clad of the POF, respectively. The clad 12 has a tubular shape with a constant outer diameter and inner diameter in the longitudinal direction and a uniform thickness, and one end is blocked. In this embodiment, the clad 12 is made of polymethyl methacrylate (hereinafter referred to as PMMA), and is manufactured by a rotational polymerization method. The clad 12 is thus made of a polymer obtained by polymerizing a polymerizable compound. In the following description, the polymerizable compound for forming the clad 12 is referred to as a clad monomer, and a polymer formed by polymerizing the clad monomer is referred to as a clad forming polymer. The production of the clad 12 in this embodiment may be performed by a rotational polymerization method in which the clad 12 is formed into a tubular shape while performing its polymerization reaction, as in the case of producing PMMA from MMA, or a polymer is obtained from other clad monomers. In some cases, the polymer is formed into a tubular shape by melt extrusion molding. However, in the description of the present embodiment, the case where the clad monomer is MMA and the clad forming polymer is PMMA is taken as an example. Details of the clad material and manufacturing method will be described later.
図3において、横軸はプリフォームの断面径方向を示し、縦軸は屈折率を示す。屈折率は、上方向が高い値であることを意味している。横軸の符号(A)で示される範囲は、図2におけるクラッド12の屈折率であり、符号(B)で示される範囲は図2におけるコア30の屈折率である。コア30は、図3に示されるように、クラッド12との境界から中心に向けて屈折率が連続的に高くなっている。そして、クラッド12の屈折率は、コア30の屈折率より低くなっている。
なお、断面円形の径方向において、屈折率の最大値と最小値との差が0.001以上0.3以下であることが好ましい。この構造によりプリフォーム15は、光伝送体としての機能を発現し、これを延伸させたものが光ファイバとなる。このように、外殻部のクラッド12から中心に向けて屈折率が連続的に変化するプリフォーム15を長手方向に延伸して作られるPOFは、グレーデッドインデックス(GI)型POFと称される。そして、本発明においては、製造されたプリフォーム15のコア30の屈折率が、図3に示すように、断面円形の径の外側から中心に向けて連続的に屈折率が高くなるように、コア30の生成方法として、以下に説明するような界面ゲル重合法を適用している。
In FIG. 3, the horizontal axis indicates the cross-sectional radial direction of the preform, and the vertical axis indicates the refractive index. The refractive index means that the upper direction has a high value. The range indicated by the symbol (A) on the horizontal axis is the refractive index of the
In the radial direction of the circular cross section, the difference between the maximum value and the minimum value of the refractive index is preferably 0.001 or more and 0.3 or less. With this structure, the preform 15 exhibits a function as an optical transmission body, and an optical fiber is obtained by stretching the preform 15. Thus, the POF made by stretching the preform 15 whose refractive index continuously changes from the
まず、クラッド12の中に、コア30を生成するための原料である重合性化合物を注入する。以降の説明において、コア30を生成するための前記重合性化合物を、コア用モノマーと称するものとする。本実施形態においては、コア用モノマーをメチルメタクリレート(以降、MMAと称する)としている。ただし、このコア用モノマーは、MMAに限定されず、他のものでもよい。MMA以外の好適なコア用モノマーの例示は、クラッド12の材料とともに後述するものとする。
First, a polymerizable compound that is a raw material for generating the core 30 is injected into the clad 12. In the following description, the polymerizable compound for generating the core 30 is referred to as a core monomer. In this embodiment, the core monomer is methyl methacrylate (hereinafter referred to as MMA). However, the core monomer is not limited to MMA, and other monomers may be used. Examples of suitable core monomers other than MMA will be described later together with the material of the
そして、本発明では、上記の注入に先だって、コア用モノマーの温度を調整する。具体的には、クラッド形成ポリマー、つまり本実施形態ではPMMAのガラス転移点をTg(℃)とし、コア用モノマーの沸点をTb(℃)とし、コア用モノマーのクラッド12への注入時の温度をTC(℃)とするとき、Tg−60≦TC≦Tbを満たすように、コア用モノマーの温度を調整する。より好ましくは、Tg−50≦TC≦Tbであり、最も好ましくはTg−30≦TC≦Tbである。なお、これら下限値が40℃を下回る場合には、室温よりも高い温度である40℃以上に加熱する。上限値については、Tb-10(℃)とすると、制御の点でより好ましい。この条件を満たすことにより、コア用モノマーがクラッド12の中に充填されると、クラッド12は内面から温度上昇し、この温度を高くするほどクラッド形成ポリマーの分子のエネルギーが高くなり、充填されたコア用モノマーの分子との親和性が向上する。そして、後述する、コア用モノマーの重合初期段階における膨潤層では、分子密度が均一となるとともに、クラッド12内面及びその近傍の分子の配向状態等が均一化されるため、クラッド12内面における歪みやクラック等を抑制することができる。
In the present invention, the temperature of the core monomer is adjusted prior to the above injection. Specifically, the glass transition point of the clad forming polymer, that is, PMMA in this embodiment, is Tg (° C.), the boiling point of the core monomer is Tb (° C.), and the temperature at which the core monomer is injected into the clad 12 Is set to TC (° C.), the temperature of the core monomer is adjusted so as to satisfy Tg-60 ≦ TC ≦ Tb. More preferably, Tg-50 ≦ TC ≦ Tb, and most preferably Tg-30 ≦ TC ≦ Tb. In addition, when these lower limits are less than 40 degreeC, it heats to 40 degreeC or more which is a temperature higher than room temperature. The upper limit is more preferably Tb-10 (° C.) in terms of control. By satisfying this condition, when the core monomer is filled in the clad 12, the temperature of the clad 12 rises from the inner surface, and the higher the temperature, the higher the molecular energy of the clad-forming polymer. The affinity of the core monomer with the molecule is improved. In the swelling layer in the initial stage of polymerization of the core monomer, which will be described later, the molecular density is uniform and the orientation of the inner surface of the
なお、クラッド形成ポリマーの分子のエネルギーは、ガラス転移点Tg以下の温度ではTgに近いほど大きくなり、さらにガラス転移点Tgを越える温度領域においても温度が高くなるほど大きくなる。したがって、注入時におけるコア用モノマーの温度TCは、クラッド形成ポリマーのガラス転移点Tgより高くてもよい。ただし、TCの上限は、得られるプリフォーム15の光伝送体としての良好な光学特性と機械強度とを劣化させない範囲としなければならない。例えば、TCをクラッド形成ポリマーのガラス転移点Tgより高い温度とし、クラッド形成ポリマーがそのTgを越えてから冷却されて、Tgを越える前の分子とは配列状態が変化したとしても、クラッド12の屈折率や弾性率等が所定の値となる範囲としなければならない。 The energy of the molecules of the clad forming polymer increases as the temperature is lower than the glass transition point Tg and becomes closer to Tg, and further increases in the temperature region exceeding the glass transition point Tg. Therefore, the temperature TC of the core monomer at the time of injection may be higher than the glass transition point Tg of the clad forming polymer. However, the upper limit of TC must be in a range that does not deteriorate the good optical characteristics and mechanical strength of the preform 15 to be obtained as an optical transmission body. For example, even if TC is set to a temperature higher than the glass transition point Tg of the clad-forming polymer and the clad-forming polymer is cooled after its Tg is exceeded and the alignment state is changed from the molecules before the Tg, The refractive index, elastic modulus, etc. must be within a predetermined range.
なお、コア用モノマーの沸点Tbとは、本実施形態においては常圧における沸点を意味している。これは、本実施形態においては、コア用モノマーのクラッド12への注入が常圧下で実施されているためである。コア用モノマーが、減圧下で注入する必要がある場合等においては、注入時における圧力下での沸点をコア用モノマーの沸点Tbとして、コア用モノマーの注入時の温度TCを上記範囲に調節する。
The boiling point Tb of the core monomer means the boiling point at normal pressure in this embodiment. This is because in this embodiment, the core monomer is injected into the
コア用モノマーの温度調整は、コア用モノマーが分解、気化、重合等を起こさない範囲で行うことが好ましい。例えば、コア用モノマーが、変質しないのであれば、ドーパント等を添加した状態で温度調整されてもよい。また、コア用モノマーの安定を図るために、必要に応じて窒素やアルゴン等の不活性ガス雰囲気中で温度調整されてもよいし、溶存気体を不活性ガス等で置換してから、あるいは置換しながら温度調整されることが好ましい場合もある。この温度調整方法は、用いるコア用モノマーの種類に応じて適宜決定される。本実施形態においては、図示は省略するが、コア用モノマーを容器等に入れて恒温槽に所定時間置く方法を用いているが、この方法に限定されず、例えば、ジャケット付きの容器等にコア用モノマーを入れ、ジャケット内の伝熱媒体を所定の温度に調整する方法等がある。 The temperature adjustment of the core monomer is preferably performed within a range in which the core monomer does not decompose, vaporize, polymerize, or the like. For example, if the core monomer does not change in quality, the temperature may be adjusted in a state where a dopant or the like is added. In order to stabilize the core monomer, the temperature may be adjusted in an inert gas atmosphere such as nitrogen or argon as necessary, or the dissolved gas is replaced with an inert gas or after replacement. In some cases, it is preferable to adjust the temperature. This temperature adjustment method is appropriately determined according to the type of the core monomer used. In the present embodiment, although not shown in the drawings, a method is used in which the core monomer is placed in a container or the like and placed in a thermostatic bath for a predetermined time. However, the present invention is not limited to this method. For example, there is a method of adding a monomer for use and adjusting the heat transfer medium in the jacket to a predetermined temperature.
また、本発明では、コア用モノマーが充填される前のクラッド12を、所定時間減圧下におくことがさらに好ましい。この減圧処理により、クラッド形成ポリマー内部に含まれている水や空気がコア用モノマーの重合時等に加熱されて体積膨張したりするなどして、クラッド12の内面に歪みやひび割れ等が発生したり、あるいはプリフォーム15の内部の分子密度がばらついてしまうという現象を抑制することができる。 In the present invention, it is more preferable that the clad 12 before being filled with the core monomer is kept under reduced pressure for a predetermined time. By this decompression treatment, water or air contained in the clad forming polymer is heated during the polymerization of the core monomer and the like, and the volume of the clad 12 is expanded. Or a phenomenon in which the molecular density inside the preform 15 varies.
また、コア用モノマーであるMMAをクラッド12の中に注入するときには、重合開始剤、連鎖移動剤、および適宜屈折率調整剤(ドーパント)等がコア用モノマーとともに注入される。これらの重合開始剤や連鎖移動剤、ドーパントの各添加量については、後述する。なお、ドーパントを用いずに、例えばコア用モノマーを2種以上用いる等によっても、コア30の断面の径方向における屈折率を変化させることもできる。本実施形態においては、ドーパントとして、高屈折率で分子体積が大きく、重合に関与しない低分子化合物を用い、これを添加することによりコア30の径方向における屈折率を変化させている。 Further, when MMA, which is a core monomer, is injected into the clad 12, a polymerization initiator, a chain transfer agent, and an appropriate refractive index adjuster (dopant) are injected together with the core monomer. Each addition amount of these polymerization initiators, chain transfer agents, and dopants will be described later. Note that the refractive index in the radial direction of the cross section of the core 30 can also be changed by using, for example, two or more kinds of core monomers without using a dopant. In the present embodiment, a low molecular compound having a high refractive index and a large molecular volume and not participating in polymerization is used as a dopant, and the refractive index in the radial direction of the core 30 is changed by adding this.
コア用モノマーの重合は、図4に示すような重合装置40により行う。重合装置40は、重合容器41と、圧力計44と、圧力コントローラ45との他に、温度計47と温度コントローラ48とを備えている。さらに、重合容器41には、不活性ガスとしての窒素を供給する窒素供給元51が備えられている。そして、重合容器41は容器本体41aと蓋41bとを有しており、容器本体41aと蓋41bとは、ネジ(図示せず)で固定される。ただし、本発明は、重合装置の構造には依存せず、図2に示される重合装置40とは異なるものを用いてもよい。
Polymerization of the core monomer is performed by a polymerization apparatus 40 as shown in FIG. The polymerization apparatus 40 includes a
圧力計44は、重合容器41の内部の圧力を検知する。圧力コントローラ45は、圧力計44の検知結果に応じて、窒素供給元51からの窒素供給量を調節して、重合容器41の内部の圧力を制御する。また、温度計47は、重合容器41の内部の温度を検知する。容器本体41aには加熱線(図示なし)が備えられており、温度コントローラ48は、温度計47の検知結果に応じて、加熱線を流れる電流を制御する。これにより、重合容器41の内部の温度は制御される。なお供給されるガスは不活性ガスであれば窒素に限定されず、アルゴン等でもよい。このガス供給により、重合容器41の内部空気は窒素に置換される。重合容器41は、容器本体41aと蓋41bとがネジ留めされることにより、内部の圧力と、内部への窒素の供給量とを精巧に制御することが可能となっている。
The
クラッド12は、コア用モノマー及び重合開始剤、連鎖移動剤、ドーパント等の混合物が注入された状態で、治具としてのガラス管52に挿入されて、容器本体41aに入れられる。このとき、ガラス管52は、垂直に静置される。なお、コア用モノマー等が注入された状態のクラッド12は、ガラス管52に挿入される前、あるいは、挿入された状態で、脱気処理を施されることが好ましい。この脱気処理方法としては、簡便さならびに効果の点で、減圧チャンバ等による減圧処理が好ましく、この減圧処理において超音波を作用させることがさらに好ましい。減圧処理は、減圧チャンバ等で30分以上行うことがより好ましい。
The clad 12 is inserted into a
クラッドが挿入されたガラス管52が容器本体41aにセットされ、蓋41bが容器本体41aにネジ留めされると、窒素供給元51から重合容器41の内部へ窒素が供給されるとともに、バルブV1を開状態とすることにより重合容器41の内部の空気が出されて、重合容器41の内部の空気は窒素に置換される。窒素置換した後、重合容器41の内部圧力は、所定の値となるように圧力コントローラ45により制御される。そして、コア用モノマーの重合は、温度コントローラ48により加熱された状態で行う。重合は所定の温度下で所定の時間行う。重合反応中における圧力は、圧力コントローラ45により所定値となるように制御されており、常圧より高くすることが好ましい。
When the clad inserted
コア用モノマーが重合を開始すると、クラッド12の内壁がコア用モノマーにより膨潤し、重合初期段階では膨潤層を形成する。この膨潤層は、ゲル状態となっており、そのため、重合速度が加速(ゲル効果と称する)する。そして、重合は、クラッド12の内面から開始し、クラッド12の断面円形の中心に向かって進行する。このとき、膨潤層の内部へは、分子体積の小さい化合物ほど優先的に入り込むため、重合の進行と共に、分子体積の大きなドーパントが膨潤層から前記中心方向へと押し出される。この結果、形成されたコアの中心部は、高屈折率のドーパントの濃度が高くなり、図3に示すように、断面円形の径方向における中心に向かって屈折率が徐々に高くなったプリフォームを得ることができる。なお、本実施形態においては、クラッド12とコア30とは、ともにPMMAとからなり、上記のように膨潤層を形成しながらプリフォーム15が作成されることから、クラッド12とコア30とは明確な境界を有するものではない。つまり、図2では説明の便宜上クラッド12とコア30との境界を示しているが、このように、クラッド12とコア30との材料及びその親和性、または膨潤層形成の有無等の製造条件に応じて、得られたプリフォーム15におけるクラッド12とコア30との境界の明確度は異なったものとなる。 When the core monomer starts polymerization, the inner wall of the clad 12 is swollen by the core monomer, and a swelling layer is formed at the initial stage of polymerization. This swelling layer is in a gel state, and therefore the polymerization rate is accelerated (referred to as gel effect). Then, the polymerization starts from the inner surface of the clad 12 and proceeds toward the center of the circular cross section of the clad 12. At this time, since a compound having a smaller molecular volume enters the swelling layer preferentially, a dopant having a large molecular volume is pushed out from the swelling layer toward the center as the polymerization proceeds. As a result, the preform with the refractive index gradually increased toward the center in the radial direction of the circular cross section as shown in FIG. Can be obtained. In the present embodiment, the clad 12 and the core 30 are both made of PMMA, and the preform 15 is created while forming the swelling layer as described above. It does not have a critical boundary. That is, FIG. 2 shows the boundary between the clad 12 and the core 30 for convenience of explanation, but in this way, the production conditions such as the material of the clad 12 and the core 30 and their affinity, or the presence or absence of the swollen layer formation, etc. Accordingly, the clarity of the boundary between the clad 12 and the core 30 in the obtained preform 15 is different.
また、コア用モノマーの重合時においては、コア用モノマーが注入されたクラッド12を、図4に示すようにガラス管52等の治具により支持して重合容器41にセットすることが好ましい。前記治具は、クラッド12の挿入が可能な中空部を有する管形状であることが特に好ましい。そして、加圧下で重合が進むに従い、コア30となる領域が徐々に収縮しようとする力が増すが、これに応じてクラッドが微小な範囲で寸法変化することができるように、前記治具は、クラッド12の外面を固定等せずにクラッド12を支持することが好ましい。例えば、クラッド12が治具に固定されて支持されている場合には、重合中のコア30の収縮に対してクラッド12が応じることができずに、コア30の中央部にボイドが発生し易くなってしまう。このような理由により、治具が管状である場合には、前記クラッド32の外径より大きい内径を有することが好ましい。前記管状治具の内径は、前記クラッド12の外径に対して0.1%〜40%だけ大きい径を有しているのが好ましく、10〜20%だけ大きい径を有しているのがより好ましい。ただし、前記クラッド12を垂直に立てることができ、クラッドの寸法変化に応じてこれを支持するものであれば好ましく用いられ、管状である必要はない。
Further, at the time of polymerization of the core monomer, it is preferable that the clad 12 into which the core monomer is injected is supported by a jig such as a
重合時の加圧の好ましい範囲については、用いるコア用モノマーによって適宜決定される。加圧度が大きすぎると、コア用モノマー中に加圧気体が溶解する、または、コア用モノマーに存在する溶存気体が脱離せず、加熱による延伸工程16(図1参照)でこれが気泡となるという問題がある。一方、加圧度が小さすぎると、コア用モノマーの重合工程におけるポリマー生成時の体積収縮に対して応答性が低くなり、空隙や気泡が発生しやすいという問題がある。本実施形態では、0.01MPa〜1.0MPa程度が好ましい範囲であった。このように、重合時の圧力を制御することにより、プリフォーム15のコア30あるいはPOFのコア部に空隙や気泡が発生することを抑制することができる。 The preferred range of pressure during polymerization is appropriately determined depending on the core monomer used. If the degree of pressurization is too large, the pressurized gas dissolves in the core monomer, or the dissolved gas present in the core monomer does not desorb, and this becomes a bubble in the stretching step 16 (see FIG. 1) by heating. There is a problem. On the other hand, when the degree of pressurization is too small, there is a problem that the responsiveness is low with respect to the volume shrinkage at the time of polymer production in the polymerization process of the core monomer, and voids and bubbles are likely to be generated. In the present embodiment, about 0.01 MPa to 1.0 MPa was a preferable range. Thus, by controlling the pressure at the time of polymerization, it is possible to suppress the generation of voids and bubbles in the core 30 of the preform 15 or the core portion of the POF.
重合は本実施形態に示すように加熱下でなされることが好ましい。その温度は、コア用モノマーの種類等に応じて決定されるものであり、主にその重合速度と変質温度とを考慮して決定される。例えば、コア用モノマーとして、典型的なメタクリレート系低分子化合物を用い、これをコア30の主成分とした場合には、その温度は50℃〜150℃とすることが好ましく、80℃〜140℃とすることがさらに好ましい。また、重合時間は、4時間〜48時間であることが好ましいが、これもコア用モノマーの種類等に応じて決定される。しかしながら、本発明において、重合時の各条件は前述したものに限定されるものではない。 The polymerization is preferably performed under heating as shown in the present embodiment. The temperature is determined according to the type of the monomer for the core and the like, and is determined mainly considering the polymerization rate and the modification temperature. For example, when a typical methacrylate-based low molecular weight compound is used as the core monomer and used as the main component of the core 30, the temperature is preferably 50 ° C to 150 ° C, and 80 ° C to 140 ° C. More preferably. The polymerization time is preferably 4 to 48 hours, but this is also determined according to the type of the core monomer. However, in the present invention, the conditions during polymerization are not limited to those described above.
この様にして、コア30およびクラッド12がプラスチックからなる、円柱状の光伝送体であるプリフォーム15を作製することができ、得られたプリフォーム15は延伸工程に供される。そして、延伸により、所望の直径、例えば200μm以上1000μm以下のPOFを得ることができる。 In this manner, a preform 15 that is a cylindrical optical transmission body in which the core 30 and the clad 12 are made of plastic can be manufactured, and the obtained preform 15 is subjected to a stretching process. Then, by stretching, a POF having a desired diameter, for example, 200 μm or more and 1000 μm or less can be obtained.
本発明は、図2に示されるようなプリフォーム15を製造する場合に限定されない。例えば、クラッドまたはコアが複層構造である場合にも適用可能である。その例として、本発明の別の実施形態を、図5〜図7を参照しながら次に説明する。 The present invention is not limited to the case of manufacturing the preform 15 as shown in FIG. For example, the present invention is also applicable when the clad or core has a multilayer structure. As an example, another embodiment of the present invention will now be described with reference to FIGS.
図5は、別の実施形態としてのPOFの製造工程を示す概略図である。まず、パイプ作成工程61によりクラッド及びアウターコアを有するパイプが製造される。クラッドは、図2におけるクラッド12と同様に、プリフォームの最外殻となる。また、アウターコアとは前記クラッドの内面に形成され、プリフォームの断面中央が中空となるように形成される。次に、アウターコアの中、つまり前記中空部にインナーコアを生成する工程をインナーコア重合工程63とし、このインナーコア重合工程を経て、プリフォーム65が得られる。したがって、ここでのプリフォーム65は、コアとして、アウターコアとインナーコアとを有している。プリフォーム65は、延伸工程66により延伸されて、POF67となるが、延伸工程を経ずとも、コアとクラッドを有することで、光伝送体としての機能を発現する。この延伸工程では、円柱状のプリフォーム65が、加熱されて、長手方向に延伸される。そして、POF67は、その外周を被覆材により被覆される被覆工程71を経て、プラスチック光ファイバーケーブル72となる。
FIG. 5 is a schematic view showing a manufacturing process of POF as another embodiment. First, a pipe having a clad and an outer core is manufactured by the
図6は、プリフォームの断面図であり、図7はプリフォームの断面の径方向における屈折率を示す図である。なお、図7において、縦軸と横軸とは、図3と同様であるので説明を略す。図6に示すプリフォーム65は、外殻部であるクラッド75と、クラッド75の内面に接するアウターコア76と、アウターコア76の内部のインナーコア77とを有している。クラッド75は、図2おけるクラッド12と同様に外径及び内径が長手方向に一定で、厚みが均一の管形状となっている。クラッド75は、本実施形態ではポリフッ化ビニリデン(以降、PVDFと称する)としており、溶融押出し成型により得られたものである。ただし、クラッド75は、前実施形態のようにPMMAであってもよいし、後に詳細に述べるような他の材料であってもよい。アウターコア76は、クラッド75と同様に外径及び内径が長手方向に一定で、厚みが均一の管形状となっている。アウターコア76の材料はPMMAとしている。クラッド75とアウターコア76とは、本実施形態においては、溶融押出により同時に一体成型され得られているが、これに限定されるものではない。例えば、クラッド75が溶融押出成型で得られて、この中にMMA等の重合性化合物を注入して、回転させながら重合反応をさせPMMA等からなるアウターコア76を形成する方法等により、逐次的にクラッド75とアウターコア76とが形成されてもよい。
FIG. 6 is a cross-sectional view of the preform, and FIG. 7 is a diagram showing the refractive index in the radial direction of the cross-section of the preform. In FIG. 7, the vertical axis and the horizontal axis are the same as those in FIG. A
図7において、横軸はプリフォーム65の断面径方向を示し、縦軸は屈折率を示す。屈折率は、上方向が高い値であることを意味している。横軸の符号(C)で示される範囲は、図6におけるクラッド75の屈折率であり、符号(D)で示される範囲は図6におけるアウターコア76の屈折率であり、符号(E)で示される範囲は図6におけるインナーコア77の屈折率である。
In FIG. 7, the horizontal axis indicates the cross-sectional radial direction of the
インナーコア77は、図7に示されるように、アウターコア76との境界から中心に向けて屈折率が連続的に高くなっている。クラッド75はアウターコア76よりも屈折率が低く、アウターコア77はインナーコア77よりも屈折率が低い。そして、本実施形態においては、製造されたプリフォーム65のインナーコア77の屈折率が、図7に示すように、断面円形の径の外側から中心に向けて連続的に屈折率が高くなるように、インナーコア77の生成方法として、前記実施形態のコア30(図2参照)の生成方法と同様に、界面ゲル重合法を適用している。つまり、アウターコア76の中に、インナーコアを生成するための重合性化合物(以下、インナーコア用モノマーと称する。)を注入し、このインナーコア用モノマーを重合させて、プリフォーム65を得る。なお、断面円形の径方向において、屈折率の最大値と最小値との差が0.001以上0.3以下であることが好ましい。本実施形態のインナーコア用モノマーはMMAであり、重合後のアウターコア76とインナーコア77とは主成分がPMMAとなる。したがって、図6では両者の境界は、説明の便宜上示されてはいるが、得られたプリフォーム65では、図6のように明確でなくともよい。
As shown in FIG. 7, the inner core 77 has a refractive index that continuously increases from the boundary with the
そして、本実施形態においては、アウターコア76の材料(以下、アウターコア形成ポリマーと称する)、つまりここではPMMAのガラス転移点をTg(℃)とし、インナーコア用モノマーの沸点をTbとし、インナーコア用モノマーのアウターコア76への注入時の温度をTC(℃)とするとき、Tg−60≦TC≦Tbを満たすように、または40℃以上Tb以下となるように、インナーコア用モノマーの温度を調整する。このように、インナーコア用モノマーが注入される管状物の最内層を構成する材料のガラス転移点を上記温度範囲設定におけるTgと見なす。なお、上限値については、Tb-10(℃)とすることが制御の点でより好ましい。この調整温度のより好ましい範囲及び最も好ましい範囲は、前記実施形態のコア用モノマーとクラッド形成ポリマーとの温度関係による温度範囲と同様である。この条件を満たすことにより、インナーコア用モノマーがアウターコア76の中に充填されると、アウターコア76は内面から温度上昇し、上昇した後の温度が高いほどアウターコア形成ポリマーの分子のエネルギーが高くなり、アウターコア形成ポリマーと充填されたコア用モノマーの分子との親和性が向上する。そして、インナーコア用モノマーの重合初期段階における膨潤層は、分子密度が均一となるとともに、アウターコア76の内面及びその近傍の分子の配向状態等が均一化されるため、アウターコア76内面における歪みやクラック等を抑制することができる。さらに本実施形態におけるインナーコア77の生成方法、例えば管状物のなかに注入するモノマーの温度条件や管状物の減圧処理等は、前記実施形態のコア生成条件と同様としており、また、本実施形態におけるアウターコア76を前記実施形態のクラッドと同様に見なして製造条件を設定することにより、歪みやクラック、気泡が発生することを抑制することができる。
In this embodiment, the material of the outer core 76 (hereinafter referred to as the outer core-forming polymer), that is, the glass transition point of PMMA here is Tg (° C.), the boiling point of the inner core monomer is Tb, When the temperature at the time of injecting the core monomer into the
本発明は、さらに多い層構造を有するプリフォームまたはPOFを作製する場合にも適用することができる。例えば、2つめの実施形態において、インナーコアを2層に形成することもできる。このような場合に対して本発明を適用する場合には、例えば、次のような方法を挙げることができる。まず上記実施形態と同様にインナーコア用モノマーをアウターコアの中に入れて、回転重合を行って管の中央が空洞になるように第1のインナーコア層を形成する。つまり、第1のインナーコア用モノマーの注入時において、アウターコア用ポリマーのガラス転移点をTg1とし、第1のインナーコア用モノマーの沸点をTb1(℃)とするとき、インナーコア用モノマーの温度がTg1−60℃以上Tb1以下となるように、または40℃以上Tb1以下となるように、このインナーコア用モノマーを予め加熱しておく。そしてアウターコアとクラッドからなる管状物については、注入前に減圧処理を施しておくことが好ましい。そして、第1のインナーコア用モノマーの重合は、加熱下でなされることが好ましい。 The present invention can also be applied to the production of a preform or POF having a larger layer structure. For example, in the second embodiment, the inner core can be formed in two layers. In the case where the present invention is applied to such a case, for example, the following method can be exemplified. First, as in the above embodiment, the inner core monomer is placed in the outer core, and rotational polymerization is performed to form the first inner core layer so that the center of the tube is hollow. That is, when the first inner core monomer is injected, when the glass transition point of the outer core polymer is Tg1 and the boiling point of the first inner core monomer is Tb1 (° C.), the temperature of the inner core monomer is The inner core monomer is heated in advance so that the temperature becomes Tg1-60 ° C. or higher and Tb1 or lower, or 40 ° C. or higher and Tb1 or lower. And about the tubular thing which consists of an outer core and a clad, it is preferable to give a pressure reduction process before injection | pouring. The polymerization of the first inner core monomer is preferably carried out under heating.
こうして得られた管状物は、第1のインナーコア層とアウターコアとクラッドを有しており、次に、この管状物の中に第2のインナーコア層を形成する。そして第1インナーコアを形成した材料のガラス転移点をTg2とし、第2インナーコア用モノマーの沸点をTb2(℃)とする。第2のインナーコア層を生成するためのモノマー(第2インナーコア用モノマー)を、得られた管状物に注入する前に、この第2インナーコア用モノマーが(Tg2−60)以上Tb2以下の温度となるように、あるいは40℃以上Tb以下となるように、予め加熱しておく。そして、第1インナーコアを生成するときと同様に、管状物を予め減圧処理しておくことが好ましい。この方法を利用すると、クラッドやアウターコア等を含めた各層の材質の選択、重合条件を含めた生成条件等により、プリフォームの径方向における屈折率を連続的に変化させることもできる他に、段階的に変化させることもできる。つまりマルチステップ型のプリフォームやPOFも得ることができる。 The tubular product thus obtained has a first inner core layer, an outer core, and a clad, and then a second inner core layer is formed in the tubular product. The glass transition point of the material forming the first inner core is Tg2, and the boiling point of the second inner core monomer is Tb2 (° C.). Before injecting the monomer for forming the second inner core layer (second inner core monomer) into the obtained tubular product, the second inner core monomer is not less than (Tg2-60) and not more than Tb2. Heating is performed in advance so that the temperature becomes 40 ° C. or higher and Tb or lower. And like the time of producing | generating a 1st inner core, it is preferable to carry out pressure reduction processing of the tubular thing beforehand. Using this method, the refractive index in the radial direction of the preform can be continuously changed by selecting the material of each layer including the clad and outer core, the generation conditions including the polymerization conditions, etc. It can also be changed in stages. That is, a multi-step type preform or POF can be obtained.
本発明においては、プリフォームを構成するクラッド及びコアの材料は、光伝送の機能を損なわない限りにおいて特に限定されるものではない。特に好ましく用いられるものとしては、有機材料として光透過性が高いものである。ただし、コアを伝送する光がコアとクラッドとの界面で全反射するように、クラッドの材料は、コアの屈折よりも低い屈折率を有するようなポリマーとする。また、光学的異方性を生じないように、非晶性のポリマーとする。さらに、コアとクラッドとは、互いに密着性に優れるポリマーとし、これらがタフネス等に示される機械的特性に優れ、耐湿熱性にも優れていることがより好ましい。 In the present invention, the clad and core materials constituting the preform are not particularly limited as long as the optical transmission function is not impaired. Particularly preferably, the organic material has high light transmittance. However, the material of the clad is a polymer having a refractive index lower than that of the core so that light transmitted through the core is totally reflected at the interface between the core and the clad. Further, an amorphous polymer is used so as not to cause optical anisotropy. Furthermore, it is more preferable that the core and the clad are polymers having excellent adhesion to each other, and these are excellent in mechanical properties indicated by toughness and the like and excellent in heat and moisture resistance.
例としては、(メタ)アクリル酸エステル類(フッ素不含(メタ)アクリル酸エステル(a),含フッ素(メタ)アクリル酸エステル(b)),スチレン系化合物(c),ビニルエステル類(d)、ポリカーボーネート類の原料であるビスフェノールA等を重合性化合物として用いて重合させたものとすることができる。そして、クラッド形成ポリマーとしては、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)も好ましい。これらを原料として、各々を重合させたホモポリマー、あるいはこれらのうち2種以上を組み合わせて重合させた共重合体、および上記のホモポリマーや共重合体の各種組み合わせによる混合物も例として挙げることができる。混合物を用いる場合においては、上記沸点Tbは、混合物を構成する複数の原料化合物の沸点の中で最も低い温度、もしくは共沸混合物を成すことにより沸点が下がるときには沸点下降後の温度として定義される。また、混合物を原料として得られた共重合体及びブレンドポリマーの場合には、各共重合体またはブレンドポリマーのガラス転移点を上記Tgとして定義する。そして、これらのうち、(メタ)アクリル酸エステル類または含フッ素ポリマーを成分として含むものが光伝送体を構成する上でより好ましい。次に、上記の例について、より詳細に示す。 Examples include (meth) acrylic acid esters (fluorine-free (meth) acrylic acid ester (a), fluorine-containing (meth) acrylic acid ester (b)), styrenic compound (c), vinyl esters (d ), And bisphenol A, which is a raw material of polycarbonates, can be polymerized using a polymerizable compound. As the clad forming polymer, polyvinylidene fluoride (PVDF) is also preferable. Examples include homopolymers obtained by polymerizing each of these as raw materials, copolymers obtained by combining two or more of these, and mixtures of various combinations of the above homopolymers and copolymers. it can. In the case of using a mixture, the boiling point Tb is defined as the lowest temperature among the boiling points of a plurality of raw material compounds constituting the mixture, or the temperature after the boiling point is lowered when the boiling point is lowered by forming an azeotropic mixture. . In the case of a copolymer and a blend polymer obtained using a mixture as a raw material, the glass transition point of each copolymer or blend polymer is defined as Tg. And among these, what contains (meth) acrylic acid esters or a fluorine-containing polymer as a component is more preferable when comprising an optical transmission body. Next, the above example will be described in more detail.
上記の(a)フッ素不含メタクリル酸エステルおよびフッ素不含アクリル酸エステルとしては、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸イソプロピル、メタクリル酸−tert−ブチル、メタクリル酸ベンジル、メタクリル酸フェニル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸ジフェニルメチル、トリシクロ[5・2・1・02,6 ]デカニルメタクリレート、アダマンチルメタクリレート、イソボルニルメタクリレート、ノルボニルメタクリレート等が挙げられ、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸−tert−ブチル、アクリル酸フェニル等が挙げられる。 Examples of (a) fluorine-free methacrylic acid ester and fluorine-free acrylic acid ester include methyl methacrylate, ethyl methacrylate, isopropyl methacrylate, tert-butyl methacrylate, benzyl methacrylate, phenyl methacrylate, and methacrylic acid. Examples include cyclohexyl, diphenylmethyl methacrylate, tricyclo [5 · 2 · 1 · 0 2,6 ] decanyl methacrylate, adamantyl methacrylate, isobornyl methacrylate, norbornyl methacrylate, methyl acrylate, ethyl acrylate, acrylic acid -Tert-butyl, phenyl acrylate and the like.
また、(b)含フッ素アクリル酸エステルおよび含フッ素メタクリル酸エステルとしては、2,2,2−トリフルオロエチルメタクリレート、2,2,3,3−テトラフルオロプロピルメタクリレート、2,2,3,3,3−ペンタフルオロプロピルメタクリレート、1 −トリフルオロメチル−2,2,2−トリフルオロエチルメタクリレート、2,2,3,3,4,4,5,5−オクタフルオロペンチルメタクリレート、2,2,3,3,4,4−ヘキサフルオロブチルメタクリレート等が挙げられる。 In addition, (b) fluorine-containing acrylic acid ester and fluorine-containing methacrylate ester include 2,2,2-trifluoroethyl methacrylate, 2,2,3,3-tetrafluoropropyl methacrylate, 2,2,3,3 , 3-pentafluoropropyl methacrylate, 1-trifluoromethyl-2,2,2-trifluoroethyl methacrylate, 2,2,3,3,4,4,5,5-octafluoropentyl methacrylate, 2,2, Examples include 3,3,4,4-hexafluorobutyl methacrylate.
さらに、(c)スチレン系化合物としては、スチレン、α−メチルスチレン、クロロスチレン、ブロモスチレン等が挙げられる。さらには、(d)ビニルエステル類としては、ビニルアセテート、ビニルベンゾエート、ビニルフェニルアセテート、ビニルクロロアセテート等が挙げられる。もちろん、これらに限定されるものではなく、重合性化合物の単独あるいは共重合体からなるポリマーの屈折率が、光伝送体に成型されたときに所定の屈折率分布を成型体のなかで有するように、種類や組成比を決定することが好ましい。 Furthermore, (c) styrene compounds include styrene, α-methylstyrene, chlorostyrene, bromostyrene, and the like. Furthermore, (d) vinyl esters include vinyl acetate, vinyl benzoate, vinyl phenyl acetate, vinyl chloroacetate and the like. Of course, the present invention is not limited to these, and the refractive index of a polymer composed of a polymerizable compound alone or a copolymer may have a predetermined refractive index distribution in the molded body when molded into an optical transmission body. In addition, it is preferable to determine the type and composition ratio.
また、クラッドを形成する好ましいポリマーとしては、上記の各種化合物の他に以下のものを例示することができる。例えば、メチルメタクリレート(MMA)とトリフルオロエチルメタクリレート(FMA)やヘキサフルオロイソプロピルメタクリレート等のフッ化(メタ)アクリレートとの共重合体を挙げることができる。また、MMAと,tert−ブチルメタクリレートなどの分岐を有する(メタ)アクリレート、イソボルニルメタクリレート、ノルボルニルメタクリレート、トリシクロデカニルメタクリレートなどの脂環式(メタ)アクリレートなどとの共重合体がある。さらにはポリカーボネート(PC)、ノルボルネン系樹脂(例えば、ZEONEX(登録商標:日本ゼオン(株)製))、ファンクショナルノルボルネン系樹脂(例えば、ARTON(登録商標:JSR製)など)、フッ素樹脂(例えば、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)など)を用いることもできる。また、フッ素樹脂の共重合体(例えば、PVDF系共重合体)や、テトラフルオロエチレンパーフルオロ(アルキルビニルエーテル(PFA)ランダム共重合体、クロロトリフルオロエチレン(CTFE)共重合体などを用いることもできる。また、これらのポリマーの水素原子(H)を重水素原子(D)に置換して伝送損失の低減を図ることもできる。 Moreover, as a preferable polymer for forming the cladding, the following can be exemplified in addition to the above-mentioned various compounds. For example, a copolymer of methyl methacrylate (MMA) and a fluorinated (meth) acrylate such as trifluoroethyl methacrylate (FMA) or hexafluoroisopropyl methacrylate can be given. In addition, a copolymer of MMA and an alicyclic (meth) acrylate such as (meth) acrylate having a branch such as tert-butyl methacrylate, isobornyl methacrylate, norbornyl methacrylate, tricyclodecanyl methacrylate, etc. is there. Furthermore, polycarbonate (PC), norbornene-based resin (for example, ZEONEX (registered trademark: manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd.)), functional norbornene-based resin (for example, ARTON (registered trademark: manufactured by JSR)), fluorine resin (for example, Polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVDF), etc.) can also be used. In addition, a fluororesin copolymer (for example, PVDF copolymer), tetrafluoroethylene perfluoro (alkyl vinyl ether (PFA) random copolymer, chlorotrifluoroethylene (CTFE) copolymer, or the like may be used. In addition, the hydrogen atom (H) of these polymers can be replaced with a deuterium atom (D) to reduce transmission loss.
さらに、光学部材を近赤外光用途に用いる場合は、構成するC−H結合に起因した吸収損失が起こるために、特許3332922号公報や特開2003−192708号公報などに記載されているような、C−H結合の水素原子を重水素原子やフッ素などで置換したポリマーを用いることで、この伝送損失を生じる波長域を長波長化することができ、伝送信号光の損失を軽減することができる。このようなポリマーとしては、例えば、重水素化ポリメチルメタクリレート(PMMA−d8)、ポリトリフルオロエチルメタクリレート(P3FMA)、ポリヘキサフルオロイソプロピル2−フルオロアクリレート(HFIP 2−FA)などを例示することができる。なお、原料となる化合物は、重合後の透明性を損なわないためにも、不純物や散乱源となる異物は重合前に十分に除去されることが望ましい。 Furthermore, when an optical member is used for near-infrared light, absorption loss due to the C—H bond to be formed occurs, so that it is described in Japanese Patent No. 3332922 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-192708. In addition, by using a polymer in which the hydrogen atom of C—H bond is substituted with deuterium atom or fluorine, the wavelength region causing this transmission loss can be lengthened, and the loss of transmission signal light can be reduced. Can do. Examples of such polymers include deuterated polymethyl methacrylate (PMMA-d8), polytrifluoroethyl methacrylate (P3FMA), polyhexafluoroisopropyl 2-fluoroacrylate (HFIP 2-FA), and the like. it can. In addition, in order not to impair the transparency after polymerization of the compound as a raw material, it is desirable that impurities and foreign substances serving as scattering sources are sufficiently removed before polymerization.
重合させてポリマーとする場合においては、重合開始剤を使用する場合がある。重合開始剤としては、例えば、ラジカルを生成するものが各種ある。例えばラジカルを生成するものとして、過酸化ベンゾイル(BPO)、tert−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサネート(PBO)、ジ−tert−ブチルパーオキシド(PBD)、tert−ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート(PBI)、n−ブチル−4,4−ビス(tert−ブチルパーオキシ)バラレート(PHV)などのパーオキサイド系化合物が挙げられる。また、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)、1,1’−アゾビス(シクロヘキサン−1−カルボニトリル)、2,2’−アゾビス(2−メチルプロパン)、2,2’−アゾビス(2−メチルブタン)、2,2’−アゾビス(2−メチルペンタン)、2,2’−アゾビス(2,3−ジメチルブタン)、2,2’−アゾビス(2−メチルヘキサン)、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルペンタン)、2,2’−アゾビス(2,3,3−トリメチルブタン)、2,2’−アゾビス(2,4,4−トリメチルペンタン)、3,3’−アゾビス(3−メチルペンタン)、3,3’−アゾビス(3−メチルヘキサン)、3,3’−アゾビス(3,4−ジメチルペンタン)、3,3’−アゾビス(3−エチルペンタン)、ジメチル−2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオネート)、ジエチル−2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオネート)、ジ−tert−ブチル−2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオネート)などのアゾ系化合物が挙げられる。なお、重合開始剤は、これらに限定されるものではなく、また、2種類以上を併用してもよい。 In the case of polymerizing the polymer, a polymerization initiator may be used. As the polymerization initiator, for example, there are various types that generate radicals. For example, benzoyl peroxide (BPO), tert-butylperoxy-2-ethylhexanate (PBO), di-tert-butyl peroxide (PBD), tert-butylperoxyisopropyl carbonate (PBI) ) And peroxide compounds such as n-butyl-4,4-bis (tert-butylperoxy) valerate (PHV). 2,2′-azobisisobutyronitrile, 2,2′-azobis (2-methylbutyronitrile), 1,1′-azobis (cyclohexane-1-carbonitrile), 2,2′-azobis (2-methylpropane), 2,2′-azobis (2-methylbutane), 2,2′-azobis (2-methylpentane), 2,2′-azobis (2,3-dimethylbutane), 2,2 '-Azobis (2-methylhexane), 2,2'-azobis (2,4-dimethylpentane), 2,2'-azobis (2,3,3-trimethylbutane), 2,2'-azobis (2 , 4,4-trimethylpentane), 3,3′-azobis (3-methylpentane), 3,3′-azobis (3-methylhexane), 3,3′-azobis (3,4-dimethylpentane), 3,3'-azobis 3-ethylpentane), dimethyl-2,2′-azobis (2-methylpropionate), diethyl-2,2′-azobis (2-methylpropionate), di-tert-butyl-2,2 ′ -Azo compounds such as azobis (2-methylpropionate). In addition, a polymerization initiator is not limited to these, Moreover, you may use 2 or more types together.
ポリマーとしたときの機械特性や熱物性などの各種物性値を全体にわたって均一に保つために、重合度の調整を行うことが好ましい。重合度の調整のためには、連鎖移動剤を使うことができる。連鎖移動剤については、併用する重合性モノマーの種類に応じて、適宜、種類および添加量を選択できる。各モノマーに対する連鎖移動剤の連鎖移動定数は、例えば、ポリマーハンドブック第3版(J.BRANDRUPおよびE.H.IMMERGUT編、JOHN WILEY&SON発行)を参照することができる。また、該連鎖移動定数は大津隆行、木下雅悦共著「高分子合成の実験法」化学同人、昭和47年刊を参考にして、実験によっても求めることができる。 In order to keep various physical property values such as mechanical properties and thermophysical properties uniform when used as a polymer, it is preferable to adjust the degree of polymerization. A chain transfer agent can be used to adjust the degree of polymerization. About a chain transfer agent, according to the kind of polymerizable monomer used together, a kind and addition amount can be selected suitably. The chain transfer constant of the chain transfer agent for each monomer can be referred to, for example, Polymer Handbook 3rd edition (edited by J. BRANDRUP and EH IMMERGUT, published by JOHN WILEY & SON). The chain transfer constant can also be obtained by experiment with reference to Takayuki Otsu and Masaaki Kinoshita "Experimental Method for Polymer Synthesis", Kagaku Dojin, published in 1972.
連鎖移動剤としては、アルキルメルカプタン類(例えば、n−ブチルメルカプタン、n−ペンチルメルカプタン、n−オクチルメルカプタン、n−ラウリルメルカプタン、tert−ドデシルメルカプタン等)、チオフェノール類(チオフェノール、m−ブロモチオフェノール、p−ブロモチオフェノール、m−トルエンチオール、p−トルエンチオール等)などを用いることが好ましい。特に、n−オクチルメルカプタン、n−ラウリルメルカプタン、tert−ドデシルメルカプタンのアルキルメルカプタンを用いるのが好ましい。また、C−H結合の水素原子が重水素原子やフッ素原子で置換された連鎖移動剤を用いることもできる。なお、連鎖移動剤は勿論これらに限定されるものではなく、これら連鎖移動剤は2種類以上を併用してもよい。 Examples of chain transfer agents include alkyl mercaptans (eg, n-butyl mercaptan, n-pentyl mercaptan, n-octyl mercaptan, n-lauryl mercaptan, tert-dodecyl mercaptan, etc.), thiophenols (thiophenol, m-bromothio). Phenol, p-bromothiophenol, m-toluenethiol, p-toluenethiol, etc.) are preferably used. In particular, it is preferable to use an alkyl mercaptan such as n-octyl mercaptan, n-lauryl mercaptan, and tert-dodecyl mercaptan. A chain transfer agent in which a hydrogen atom of a C—H bond is substituted with a deuterium atom or a fluorine atom can also be used. Of course, the chain transfer agent is not limited to these, and two or more of these chain transfer agents may be used in combination.
POFの中心部であるコア部が、中心から外周方向に向かって屈折率が異なるGI型POFの場合には、伝送性能が向上するため、より広帯域の光通信を行うことができ、高性能通信用途に好ましく用いることができる。屈折率の分布を付与する方法としては、コア部を形成するポリマーに、複数の重合単位を組み入れたり、それらのポリマーをさらに組合わせた共重合体を用いたり、または、ポリマーマトリクスに屈折率分布を付与するための添加剤(以下、ドーパントと称する)を添加する必要がある。 When the core part, which is the center part of the POF, is a GI-type POF having a refractive index that varies from the center toward the outer periphery, the transmission performance is improved, so that optical communication over a wider band can be performed. It can use preferably for a use. As a method for imparting a refractive index distribution, a polymer that forms a core part is incorporated with a plurality of polymer units, a copolymer that is a combination of these polymers, or a refractive index distribution in a polymer matrix. It is necessary to add an additive for imparting (hereinafter referred to as a dopant).
ドーパントは、上記のような重合性化合物とは異なる屈折率を有する化合物である。その屈折率差は0.005以上であることが好ましい。ドーパントは、これを含有するポリマーが無添加のポリマーと比較して、屈折率が高くなる性質を有する。これらは、特許3332922号公報や特開平5−173026号公報に記載されているような、モノマーの合成によって生成されるポリマーとの比較において、溶解性パラメータとの差が7(cal/cm3 )1/2 以内であると共に、屈折率の差が0.001以上であり、これを含有する重合体が無添加の重合体と比較して屈折率が変化する性質を有し、重合体と安定して共存可能で、且つ前述の原料である重合性モノマーの重合条件(加熱および加圧等の重合条件)下において安定であるものを、いずれも用いることができる。 The dopant is a compound having a refractive index different from that of the polymerizable compound as described above. The refractive index difference is preferably 0.005 or more. The dopant has the property that the polymer containing it has a higher refractive index than the additive-free polymer. These have a difference in solubility parameter of 7 (cal / cm 3 ) in comparison with a polymer produced by monomer synthesis as described in Japanese Patent No. 3332922 and JP-A-5-173026. In addition to being within 1/2 , the difference in refractive index is 0.001 or more, and the polymer containing this has the property of changing the refractive index as compared with the additive-free polymer. Any of those which can coexist and are stable under the polymerization conditions (polymerization conditions such as heating and pressurization) of the polymerizable monomer which is the above-mentioned raw material can be used.
また、ドーパントは重合性化合物であってもよい。重合性化合物のドーパントを用いた場合には、これを共重合成分として含む共重合体が、これを含まない重合体と比較して、屈折率が上昇する性質を有するものを用いることが好ましい。上記性質を有し、重合体と安定した共存が可能で、かつ、前述のコア用モノマーあるいはクラッド原料である重合性化合物の各種重合条件(加熱および加圧等の重合条件)下において安定であるものを、ドーパントとして用いることができる。本実施の形態では、コア用モノマーにドーパントを含有させ、コア部を形成する工程において界面ゲル重合法により重合の進行方向を制御し、屈折率調整剤の濃度に傾斜を持たせ、コア部に屈折率調整剤の濃度分布に基づく屈折率分布構造を形成する方法を例示しているが、それ以外にもプリフォーム形成後に屈折率調整剤を拡散させる方法も知られている(以下、屈折率の分布を有するコア部を「屈折率分布型コア部」と称する)。屈折率分布型コア部を形成することにより、得られる光学部材は、広い伝送帯域を有する屈折率分布型プラスチック光学部材となる。 The dopant may be a polymerizable compound. When a dopant of a polymerizable compound is used, it is preferable to use a copolymer that has a property of increasing the refractive index compared to a polymer that does not include the copolymer as a copolymer component. It has the above properties, can stably coexist with the polymer, and is stable under various polymerization conditions (polymerization conditions such as heating and pressurization) of the polymerizable compound that is the core monomer or the cladding material described above. Can be used as a dopant. In this embodiment, the core monomer contains a dopant, and in the step of forming the core part, the progress direction of the polymerization is controlled by the interfacial gel polymerization method, the concentration of the refractive index adjusting agent is given a gradient, Although a method of forming a refractive index distribution structure based on the concentration distribution of the refractive index adjusting agent is illustrated, there is also known a method of diffusing the refractive index adjusting agent after forming a preform (hereinafter referred to as refractive index). (A core portion having a distribution of 2 is referred to as a “refractive index distribution type core portion”). By forming the gradient index core portion, the obtained optical member becomes a gradient index plastic optical member having a wide transmission band.
前記ドーパントとしては、例えば、安息香酸ベンジル(BEN)、硫化ジフェニル(DPS)、リン酸トリフェニル(TPP)、フタル酸ベンジル−n−ブチル(BBP)、フタル酸ジフェニル(DPP)、ビフェニル(DP)、ジフェニルメタン(DPM)、リン酸トリクレジル(TCP)、ジフェニルスルホキシド(DPSO)などが挙げられ、中でも、BEN、DPS、TPP、DPSOが好ましい。また、ドーパントは、例えばトリブロモフェニルメタクリレートのように重合性化合物でもよく、その場合、マトリックスを形成する際に、重合性モノマーと重合性ドーパントとを共重合させるので、種々の特性(特に光学特性)の制御がより困難となるが、耐熱性の面では有利となる可能性がある。ドーパントの、コア部における濃度および分布を調整することによって、プラスチック光ファイバーの屈折率を所望の値に変化させることができる。 Examples of the dopant include benzyl benzoate (BEN), diphenyl sulfide (DPS), triphenyl phosphate (TPP), benzyl-n-butyl phthalate (BBP), diphenyl phthalate (DPP), and biphenyl (DP). , Diphenylmethane (DPM), tricresyl phosphate (TCP), diphenyl sulfoxide (DPSO) and the like, among which BEN, DPS, TPP and DPSO are preferable. The dopant may be a polymerizable compound such as tribromophenyl methacrylate. In that case, when forming the matrix, the polymerizable monomer and the polymerizable dopant are copolymerized, so that various properties (especially optical properties). ) Is more difficult to control, but may be advantageous in terms of heat resistance. By adjusting the concentration and distribution of the dopant in the core, the refractive index of the plastic optical fiber can be changed to a desired value.
前述した重合開始剤や連鎖移動剤、屈折率調整剤の各添加量については、用いるコア用モノマーの種類等に応じて、好ましい範囲を適宜決定することができる。本実施形態においては、重合開始剤は、コア用モノマーに対して、0.005〜0.050質量%となるように添加しており、この添加率を0.010〜0.020質量%とすることがより好ましい。また、前記連鎖移動剤は、コア用モノマーに対して、0.10〜0.40質量%となるように添加しており、この添加率を0.15〜0.30質量%とすることがより好ましい。そして、本実施形態のように、ドーパントを添加する場合の添加率は、コア用モノマーに対して、1質量%以上50質量%以下とすることが好ましい。 About each addition amount of the polymerization initiator mentioned above, a chain transfer agent, and a refractive index regulator, a preferable range can be suitably determined according to the kind etc. of the monomer for cores to be used. In this embodiment, the polymerization initiator is added so that it may become 0.005-0.050 mass% with respect to the monomer for cores, and this addition rate is 0.010-0.020 mass%. More preferably. The chain transfer agent is added to the core monomer so as to be 0.10 to 0.40% by mass, and the addition rate may be 0.15 to 0.30% by mass. More preferred. And like this embodiment, it is preferable that the addition rate in the case of adding a dopant shall be 1 mass% or more and 50 mass% or less with respect to the monomer for cores.
その他、コア部、クラッド部もしくはそれらの一部には、光伝送性能を低下させない範囲で、その他の添加剤を添加することができる。例えば、コア部もしくはその一部に耐候性や耐久性などを向上させる目的で、安定剤を添加することができる。また、光伝送性能の向上を目的として、光信号増幅用の誘導放出機能化合物を添加することもできる。該化合物を添加することにより、減衰した信号光を励起光により増幅することができ、伝送距離が向上するので、例えば、光伝送リンクの一部にファイバ増幅器として使用することができる。これらの添加剤も、前記原料となる各種重合性化合物に添加した後、重合することによって、コア部、クラッド部もしくはそれらの一部に含有させることができる。 In addition, other additives can be added to the core part, the clad part, or a part thereof within a range that does not deteriorate the optical transmission performance. For example, a stabilizer can be added to the core portion or a part thereof for the purpose of improving weather resistance, durability, and the like. Further, for the purpose of improving optical transmission performance, a stimulated emission functional compound for optical signal amplification can be added. By adding the compound, the attenuated signal light can be amplified by the pumping light, and the transmission distance is improved. For example, it can be used as a fiber amplifier in a part of the optical transmission link. These additives can also be contained in the core part, the clad part or a part of them by adding to the various polymerizable compounds as the raw material and then polymerizing.
GI型POFのプリフォームの製造方法は、特許3332922号公報に記載されているように、クラッドとなる樹脂の中空管を作成し、その管内にコアを形成する樹脂組成物を注入し、塊状重合法の一種である界面ゲル重合法によりポリマーを重合することによりコア部を形成する方法を例示することができる。この場合の重合条件、つまり重合温度や順号時間は、用いるモノマーや重合開始剤により異なるが、一般的に好ましい条件がある。その条件とは、例えば重合温度は、60℃以上で、かつ生成するポリマーのガラス転移点以下であることが好ましく、60℃以上150℃以下であることが好ましい。また例えば重合時間は、5〜72時間であることが好ましく、5〜48時間であることがより好ましい。不活性ガス雰囲気中で重合反応を行うことが好ましく、必要に応じて、加圧や減圧を実施してもよい。この他にも、国際公開第03/19252号パンフレット記載の重合条件を適用することにより、密度揺らぎのないコア部を形成することができる。また、その他には、重合後の屈折率が異なる重合性組成物を逐次添加するコア部の形成法も知られている。なお、本発明に用いられるGI型光ファイバーのプリフォームの製造方法は、前述の如く界面ゲル重合法に限定されるものではない。また、樹脂組成物は前述のように、単一の屈折率を持つ樹脂組成物に屈折率調整剤を添加するものや、屈折率の異なる樹脂を混合するもの、共重合などが用いられる。また、プラスチック光ファイバーは、GI型の他に、シングルモード型、ステップインデックス型など様々な屈折率プロファイルを持つものが知られており、本発明は、これらPOFの製造方法に適用することもできる。 As described in Japanese Patent No. 3332922, a method for manufacturing a GI POF preform is to create a resin hollow tube as a cladding, and inject a resin composition forming a core into the tube, A method of forming the core part by polymerizing a polymer by an interfacial gel polymerization method which is a kind of polymerization method can be exemplified. The polymerization conditions in this case, that is, the polymerization temperature and the ordering time vary depending on the monomers used and the polymerization initiator, but there are generally preferred conditions. With respect to the conditions, for example, the polymerization temperature is preferably 60 ° C. or higher and preferably not higher than the glass transition point of the polymer to be produced, and preferably 60 ° C. or higher and 150 ° C. or lower. For example, the polymerization time is preferably 5 to 72 hours, and more preferably 5 to 48 hours. The polymerization reaction is preferably performed in an inert gas atmosphere, and pressurization or decompression may be performed as necessary. In addition, by applying the polymerization conditions described in International Publication No. 03/19252 pamphlet, a core portion free from density fluctuation can be formed. In addition, a method for forming a core part in which polymerizable compositions having different refractive indexes after polymerization are sequentially added is also known. In addition, the manufacturing method of the preform of the GI optical fiber used in the present invention is not limited to the interfacial gel polymerization method as described above. As described above, as the resin composition, a resin composition having a single refractive index to which a refractive index adjusting agent is added, a resin having a different refractive index, a copolymer, or the like is used. In addition to the GI type, plastic optical fibers having various refractive index profiles such as a single mode type and a step index type are known, and the present invention can also be applied to these POF manufacturing methods.
POFの場合には、曲げ、耐候性の向上,吸湿による性能低下抑制,引張強度の向上,耐踏付け性付与,難燃性付与,薬品による損傷からの保護,外部光線によるノイズ防止,着色などによる商品価値の向上などを目的として、通常、その表面に1層以上の保護層を被覆して使用する。 In the case of POF, by bending, improving weather resistance, suppressing performance degradation due to moisture absorption, improving tensile strength, imparting stepping resistance, imparting flame resistance, protecting against chemical damage, preventing noise from external light, coloring, etc. For the purpose of improving commercial value, usually, the surface is coated with one or more protective layers.
保護層形成用材料としては、具体的に以下の材料を挙げることができる。これらは高い弾性を有しているため、曲げなどの機械的な特性付与の観点でも効果がある。まず、ポリマーの一形態であるゴムを用いることもできる。具体的には、イソプレン系ゴム(例えば、天然ゴム,イソプレンゴムなど),ブタジエン系ゴム(例えば、スチレン−ブタジエン共重合ゴム,ブタジエンゴムなど),ジエン系特殊ゴム(例えば,ニトリルゴム,クロロプレンゴムなど),オレフィン系ゴム(例えば、エチレン−プロピレンゴム,アクリルゴム,ブチルゴム,ハロゲン化ブチルゴムなど),エーテル系ゴム,ポリスルフィド系ゴム,ウレタン系ゴムなどが挙げられる。 Specific examples of the protective layer forming material include the following materials. Since these have high elasticity, they are also effective in terms of imparting mechanical properties such as bending. First, rubber which is one form of polymer can be used. Specifically, isoprene rubber (for example, natural rubber, isoprene rubber, etc.), butadiene rubber (for example, styrene-butadiene copolymer rubber, butadiene rubber, etc.), diene special rubber (for example, nitrile rubber, chloroprene rubber, etc.) ), Olefin rubber (for example, ethylene-propylene rubber, acrylic rubber, butyl rubber, halogenated butyl rubber, etc.), ether rubber, polysulfide rubber, urethane rubber and the like.
また、保護層形成用材料としては、室温では流動性を示し、加熱することによりその流動性が消失して硬化する液状ゴムを用いることができる。具体的には、ポリジエン系(例えば、基本構造がポリイソプレン,ポリブタジエン,ブタジエン−アクリロニトリル共重合体,ポリクロロプレンなど),ポリオレフィン系(例えば、基本構造がポリオレフィン,ポリイソブチレンなど),ポリエーテル系(例えば、基本構造がポリ(オキシプロピレン)など),ポリスルフィド系(例えば、基本構造がポリ(オキシアルキレンジスフィド)など),ポリシロキサン系(例えば、基本構造がポリ(ジメチルシロキサン)など)などを挙げることができる。 Further, as the protective layer forming material, it is possible to use a liquid rubber that exhibits fluidity at room temperature and is cured by heating to lose its fluidity. Specifically, polydiene-based (for example, basic structure is polyisoprene, polybutadiene, butadiene-acrylonitrile copolymer, polychloroprene, etc.), polyolefin-based (for example, basic structure is polyolefin, polyisobutylene, etc.), polyether-based (for example, , Basic structure is poly (oxypropylene), etc., polysulfide type (eg, basic structure is poly (oxyalkylene disulfide), etc.), polysiloxane type (eg, basic structure is poly (dimethylsiloxane), etc.) Can do.
保護層形成用材料として、さらには、熱可塑性エラストマー(TPE)を用いることもできる。熱可塑性エラストマーは、室温ではゴム弾性を示し、高温では可塑化されて成形が容易である物質群である。具体的には、スチレン系TPE,オレフィン系TPE,塩化ビニル系TPE,ウレタン系TPE,エステル系TPE,アミド系TPEなどが挙げられる。なお、前記列記したポリマーは、素線のポリマーのガラス転移温度Tg以下で成形可能なものであれば、特に上記材料に限定されず、各材料間もしくは上記以外の共重合体や混合ポリマーを用いることもできる。 A thermoplastic elastomer (TPE) can also be used as the protective layer forming material. Thermoplastic elastomers are a group of substances that exhibit rubber elasticity at room temperature and are plasticized at high temperatures and are easy to mold. Specific examples include styrene TPE, olefin TPE, vinyl chloride TPE, urethane TPE, ester TPE, amide TPE, and the like. The listed polymers are not particularly limited to the above materials as long as they can be molded at a glass transition temperature Tg or lower of the strand polymer. Copolymers or mixed polymers other than the above materials or other than the above are used. You can also
また、ポリマー前駆体と反応剤などとを混合した液を熱硬化させるものを保護層形成用材料として用いることができる。例えば、特開平10−158353号公報に記載のNCOブロックプレポリマーと微粉体コーティングアミンとから製造される1液型熱硬化性ウレタン組成物を挙げることができる。また、国際公開第95/26374号パンフレットに記載のNCO基含有ウレタンプレポリマーと20μm以下の固形アミンとからなる1液型熱硬化性ウレタン組成物なども用いることもできる。その他に、性能を改善する目的で難燃剤、酸化防止剤、ラジカル捕獲剤、滑剤などの添加剤や、無機化合物及び/または有機化合物からなる各種フィラーを加えることができる。 Moreover, what hardens the liquid which mixed the polymer precursor, the reactive agent, etc. can be used as a protective layer forming material. Examples thereof include a one-component thermosetting urethane composition produced from an NCO block prepolymer and a fine powder coating amine described in JP-A-10-158353. Further, a one-component thermosetting urethane composition comprising an NCO group-containing urethane prepolymer described in International Publication No. 95/26374 pamphlet and a solid amine of 20 μm or less can also be used. In addition, additives such as flame retardants, antioxidants, radical scavengers, lubricants, and various fillers composed of inorganic compounds and / or organic compounds can be added for the purpose of improving performance.
本発明の光伝送体は、さらに、必要に応じて上記の保護層を1次被覆層とし、外周にさらに2次(または多層)被覆層を設けても良い。1次被覆が充分な厚みを有している場合には、1次被覆の存在により熱ダメージが減少するため、2次被覆層の素材の硬化温度の制限は、1次被覆層を被覆する場合に比べて、緩くすることができる。2次被覆層には前述と同様に、難燃剤や紫外線吸収剤、酸化防止剤、ラジカル捕獲剤、昇光剤、滑剤などを導入してもよい。なお、難燃剤については臭素を始めとするハロゲン含有の樹脂や添加剤や燐含有のものがあるが、毒性ガス低減などの安全性の観点で難燃剤として金属水酸化物を好ましく使うことができる。金属水酸化物はその内部に結晶水として水分を有しており、またその製法過程での付着水が完全に除去できないため、金属水酸化物による難燃性被覆は本発明の1次被覆層の外層に耐湿性被覆を設けてその外層にさらに被覆層として設けることが望ましい。 In the optical transmission body of the present invention, if necessary, the protective layer may be a primary coating layer, and a secondary (or multilayer) coating layer may be further provided on the outer periphery. When the primary coating has a sufficient thickness, thermal damage is reduced due to the presence of the primary coating, so the limit of the curing temperature of the material of the secondary coating layer is the case where the primary coating layer is coated. Compared to, it can be loosened. As described above, a flame retardant, an ultraviolet absorber, an antioxidant, a radical scavenger, a light raising agent, a lubricant and the like may be introduced into the secondary coating layer. Some flame retardants include halogen-containing resins such as bromine, additives and phosphorus, but metal hydroxides can be preferably used as flame retardants from the viewpoint of safety such as reduction of toxic gases. . Since the metal hydroxide has water as crystal water in the inside thereof, and the attached water cannot be completely removed during the production process, the flame retardant coating with the metal hydroxide is the primary coating layer of the present invention. It is desirable to provide a moisture-resistant coating on the outer layer and further provide a coating layer on the outer layer.
また、複数の機能を付与させるために、様々な機能を有する被覆を積層させてもよい。例えば、前述の難燃化以外に、吸湿を抑制するためのバリア層や水分を除去するための吸湿材料、例えば吸湿テープや吸湿ジェルを被覆層内や被覆層間に有することができ、また可撓時の応力緩和のための柔軟性素材層や発泡層等の緩衝材、剛性を向上させるための強化層など、用途に応じて選択して設けることができる。樹脂以外にも構造材として、高い弾性率を有する繊維(いわゆる抗張力繊維)および/または剛性の高い金属線等の線材を熱可塑性樹脂に含有すると、得られるケーブルの力学的強度を補強することができることから好ましい。抗張力繊維としては、例えば、アラミド繊維、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維が挙げられる。また、金属線としてはステンレス線、亜鉛合金線、銅線などが挙げられる。いずれのものも前述したものに限定されるものではない。その他に保護のための金属管の外装、架空用の支持線や、配線時の作業性を向上させるための機構を組み込むことができる。 Moreover, in order to provide a plurality of functions, coatings having various functions may be laminated. For example, in addition to the above-mentioned flame retardancy, it is possible to have a barrier layer for suppressing moisture absorption or a moisture absorbing material for removing moisture, such as a moisture absorbing tape or moisture absorbing gel, in the coating layer or between the coating layers, and flexible. A cushioning material such as a flexible material layer or a foamed layer for stress relaxation at times, a reinforcing layer for improving rigidity, and the like can be selected and provided depending on the application. In addition to the resin, if the thermoplastic resin contains a fiber having a high elastic modulus (so-called tensile fiber) and / or a highly rigid metal wire, the mechanical strength of the resulting cable can be reinforced. It is preferable because it is possible. Examples of the tensile strength fiber include aramid fiber, polyester fiber, and polyamide fiber. Examples of the metal wire include stainless steel wire, zinc alloy wire, copper wire and the like. None of these are limited to those described above. In addition, a metal tube exterior for protection, an aerial support line, and a mechanism for improving workability during wiring can be incorporated.
また、ケーブルの形状は使用形態によって、素線を同心円上にまとめた集合ケーブルや、一列に並べたテープ心線と言われる態様、さらにそれらを押え巻やラップシースなどでまとめた集合ケーブルなど用途に応じてその形態を選ぶことができる。 In addition, depending on the type of use, the cable shape is a collective cable in which the strands are concentrically arranged, an aspect called a tape core wire arranged in a row, and a collective cable in which they are gathered together with a presser roll or wrap sheath The form can be selected according to the situation.
また、本発明により得られたPOFを用いた光デバイスは、端部に接続用光コネクタを用いて接続部を確実に固定することが好ましい。コネクタとしては一般に知られている、PN型、SMA型、SMI型、F05型、MU型、FC型、SC型などの市販の各種コネクタを利用することも可能である。 Moreover, it is preferable that the optical device using the POF obtained according to the present invention is securely fixed at the end portion by using an optical connector for connection. As the connector, it is possible to use various commercially available connectors such as PN type, SMA type, SMI type, F05 type, MU type, FC type, and SC type that are generally known.
本発明の光伝送体には、種々の発光素子や受光素子、光スイッチ、光アイソレータ、光集積回路、光送受信モジュールなどの光部品を含む光信号処理装置等が組み合わされる。また、必要に応じて他の光ファイバーなどと組合わせてもよい。それらに関連する技術としてはいかなる公知の技術も適用でき、例えば、プラスティックオプティカルファイバの基礎と実際(エヌ・ティー・エス社発行)、日経エレクトロニクス2001.12.3号110頁〜127頁「プリント配線基板に光部品が載る,今度こそ」などを参考にすることができる。前記文献に記載の種々の技術と組み合わせることによって、コンピュータや各種デジタル機器内の装置内配線、車両や船舶などの内部配線、光端末とデジタル機器、デジタル機器同士の光リンクや一般家庭や集合住宅・工場・オフィス・病院・学校などの屋内や域内の光LAN等をはじめとする、高速大容量のデータ通信や電磁波の影響を受けない制御用途などの短距離に適した光伝送システムに好適に用いることができる。 The optical transmission body of the present invention is combined with various light emitting elements, light receiving elements, optical switches, optical isolators, optical integrated circuits, optical signal processing apparatuses including optical components such as optical transceiver modules, and the like. Moreover, you may combine with another optical fiber etc. as needed. Any known technique can be applied as a technique related to them. For example, the basic and actual of plastic optical fiber (published by NTS Corporation), Nikkei Electronics 2001.1.2.3, pages 110 to 127, “Printed Wiring You can refer to "This time, optical components are mounted on the board." Combined with various technologies described in the above documents, internal wiring in computers and various digital devices, internal wiring in vehicles and ships, optical terminals and digital devices, optical links between digital devices, general households and housing complexes・ Suitable for optical transmission systems suitable for short distances such as high-speed, large-capacity data communications and control applications that are not affected by electromagnetic waves, including optical LANs in factories, offices, hospitals, schools, etc. Can be used.
さらに、IEICE TRANS. ELECTRON.,VOL.E84−C,No.3,MARCH 2001,p.339−344 「High−Uniformity Star Coupler Using Diffused Light Transmission」,エレクトロニクス実装学会誌 Vol.3,No.6,2000 476頁〜480頁「光シートバス技術によるインタコネクション」の記載されているものや、特開2003−152284号公報に記載の導波路面に対する発光素子の配置;特開平10−123350号、特開2002−90571号、特開2001−290055号等の各公報に記載の光バス;特開2001−74971号、特開2000−329962号、特開2001−74966号、特開2001−74968号、特開2001−318263号、特開2001−311840号等の各公報に記載の光分岐結合装置;特開2000−241655号等の公報に記載の光スターカプラ;特開2002−62457号、特開2002−101044号、特開2001−305395号等の各公報に記載の光信号伝達装置や光データバスシステム;特開2002−23011号等に記載の光信号処理装置;特開2001−86537号等に記載の光信号クロスコネクトシステム;特開2002−26815号等に記載の光伝送システム;特開2001−339554号、特開2001−339555号等の各公報に記載のマルチファンクションシステム;や各種の光導波路、光分岐器、光結合器、光合波器、光分波器などと組み合わせることで、多重化した送受信などを使用した、より高度な光伝送システムを構築することができる。以上の光伝送用途以外にも照明(導光)、エネルギー伝送、イルミネーション、センサ分野にも用いることができる。 Further, IEICE TRANS. ELECTRON. , VOL. E84-C, No. 3, MARCH 2001, p. 339-344 “High-Uniformity Star Coupler Using Diffused Light Transmission”, Journal of Japan Institute of Electronics Packaging, Vol. 3, No. 6,2000, pages 476 to 480, which are described in “Interconnection by Optical Sheet Bus Technology”, and the arrangement of light emitting elements on the waveguide surface described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-152284; , JP-A-2002-90571, JP-A-2001-290055, and the like; JP-A-2001-74971, JP-A-2000-329962, JP-A-2001-74966, JP-A-2001-74968 , JP 2001-318263, JP 2001-31840, etc .; optical branch couplers described in JP 2000-241655 A; optical star couplers described in JP 2000-241655, etc .; Optical signal transmission devices described in Japanese Patent Laid-Open Nos. 2002-101044 and 2001-305395 An optical data bus system; an optical signal processing apparatus described in JP-A No. 2002-23011; an optical signal cross-connect system described in JP-A No. 2001-86537; an optical transmission system described in JP-A No. 2002-26815; Multi-function systems described in JP 2001-339554 A, JP 2001-339555 A, etc .; and various optical waveguides, optical splitters, optical couplers, optical multiplexers, optical demultiplexers, etc. Thus, a more advanced optical transmission system using multiplexed transmission / reception can be constructed. In addition to the above light transmission applications, it can also be used in the fields of illumination (light guide), energy transmission, illumination, and sensors.
なお、本発明は、上記の実施形態で説明したようなGI型POFの製造に限定されるものではない。つまり、上記のような界面ゲル重合法にのみ適用が限定されるものではない。例えば、ステップインデックス(SI)型や単一モード(SM)型のPOF及びそのプリフォームの製造についても適用可能である。そして、本発明は、管状のクラッドとそのクラッドの中のコアとで形成させるような光伝送体に限定されるものではなく、平板状の光伝送体やレンズ等にも適用することができる。例えば、光導波路等の平板状の光伝送体の場合には、屈折率を平板の少なくとも一部の厚み方向で異なる(axialGRINと称される場合がある。)ように製造するときに本発明を適用することができる。また、球状のものの場合には、径方向の球中心から外表面にかけて屈折率が異なる(sphericalGRINと称される場合がある。)ように製造する場合に本発明を適用することができる。 In addition, this invention is not limited to manufacture of GI type | mold POF as demonstrated in said embodiment. That is, application is not limited only to the interfacial gel polymerization method as described above. For example, the present invention can be applied to the manufacture of a step index (SI) type or single mode (SM) type POF and its preform. And this invention is not limited to the optical transmission body formed with a tubular clad and the core in the clad, It can apply also to a flat optical transmission body, a lens, etc. For example, in the case of a plate-shaped optical transmission body such as an optical waveguide, the present invention is applied when the refractive index is manufactured so as to be different in the thickness direction of at least a part of the plate (sometimes referred to as axial GRIN). Can be applied. In the case of a spherical product, the present invention can be applied to a case where the refractive index is different from the center of the sphere in the radial direction to the outer surface (sometimes referred to as “spherical GRIN”).
以下、実施例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。なお、以下の実施例において、実施例3と実施例4とは、実施例1と実施例2に対する比較例として行ったものである。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example is shown and this invention is demonstrated concretely, this invention is not limited to this. In the following Examples, Example 3 and Example 4 were performed as comparative examples for Example 1 and Example 2.
目的とするプリフォーム15の外径に対応する内径を有する、充分な剛性をもった重合容器を用いてクラッド12を製造した。この重合容器は、内径22mm、長さ600mmの円筒状容器である。この重合容器に、水分を100ppm以下に除去したメチルメタクリレート(MMA)を所定量注入した。MMAの重合開始剤としてはジメチルアゾビスイソブチレートを用い、連鎖移動剤(分子量調整剤)としてはn−ドデシルメルカプタンを用いた。MMAに対して、ジメチルアゾビスイソブチレートは0.05質量%、n−ドデシルメルカプタンは0.4質量%配合した。 The clad 12 was manufactured using a sufficiently rigid polymerization vessel having an inner diameter corresponding to the outer diameter of the target preform 15. This polymerization container is a cylindrical container having an inner diameter of 22 mm and a length of 600 mm. A predetermined amount of methyl methacrylate (MMA) from which moisture was removed to 100 ppm or less was injected into this polymerization vessel. Dimethylazobisisobutyrate was used as the polymerization initiator for MMA, and n-dodecyl mercaptan was used as the chain transfer agent (molecular weight modifier). Dimethylazobisisobutyrate was mixed with 0.05% by mass and n-dodecyl mercaptan was mixed with 0.4% by mass with respect to MMA.
その後、上記MMA溶液が注入された重合容器を、減圧下において5分間超音波脱気を行った後、この重合容器を密封した。この重合容器を70℃の湯浴に供し、震盪を加えながら2時間の予備重合を行った。その後、重合容器を65℃下にて水平状態にして、高さ方向が水平となる状態に保持した。3000rpmにてこの重合容器を回転させながら、1時間加熱下で重合した後、70℃に昇温し、更に4時間加熱下で重合した。その後、90℃で24時間の熱処理を行い、PMMAからなる円筒管を得てこれをクラッド12とした。なお、得られたPMMAのTgは105℃であった。
Thereafter, the polymerization vessel into which the MMA solution was injected was subjected to ultrasonic deaeration for 5 minutes under reduced pressure, and then the polymerization vessel was sealed. The polymerization vessel was placed in a 70 ° C. hot water bath and preliminarily polymerized for 2 hours while shaking was applied. Thereafter, the polymerization vessel was placed in a horizontal state at 65 ° C. and held in a state where the height direction was horizontal. The polymerization vessel was rotated at 3000 rpm and polymerized under heating for 1 hour, then heated to 70 ° C., and further polymerized under heating for 4 hours. Thereafter, heat treatment was performed at 90 ° C. for 24 hours to obtain a cylindrical tube made of PMMA, which was used as the
次に、得られたクラッド12を重合容器から取り出し、4×102 Pa減圧した状態で、2時間保持した。その後、クラッド12の中に、コア用モノマーとしてのMMAと、ドーパントとを注入した。MMAは、水分を100ppm以下に除去した溶液であり、ドーパントとしては、硫化ジフェニルを用いて、これをMMAに対して7質量%混合した。なお、MMAの沸点は100℃である。この注入に先だって、混合溶液を、クラッド12のPMMAのTgより35℃低い70℃まで昇温させた。そして、精度0.2μmの四フッ化エチレン製メンブランフィルターで濾過しつつ、濾液を直接クラッド12に注入した。この際に、クラッド12の内面にクラックは発生しなかった。
Next, the obtained clad 12 was taken out from the polymerization vessel and held for 2 hours under a reduced pressure of 4 × 10 2 Pa. Thereafter, MMA as a core monomer and a dopant were injected into the clad 12. MMA is a solution in which moisture is removed to 100 ppm or less. Diphenyl sulfide is used as a dopant, and 7% by mass is mixed with MMA. The boiling point of MMA is 100 ° C. Prior to this injection, the mixed solution was heated to 70 ° C., which is 35 ° C. lower than the Tg of PMMA in the
重合開始剤としてはジ−t−ブチルパーオキサイド(十時間半減期温度は123.7℃)を用い、連鎖移動剤としてはドデシルメルカプタンを用いた。MMAに対し、ジ−t−ブチルパーオキサイドは0.016質量%、ドデシルメルカプタンは0.27重量%配合した。このMMA等を注入したクラッド12は、減圧下にて5分間超音波脱気を行った後に、ガラス管52内に挿入され、重合容器41にセットされた。なお、ガラス管52は、クラッド12の外径に対し9%だけ広い内径をもつものである。ガラス管52は、重合容器51に垂直に静置した。その後、重合容器41内を窒素置換した後、0.05Mpa加圧し、100℃で48時間加熱重合した。その後、120℃で、24時間、加熱重合および熱処理を行った。重合完了後、加圧量を0.05Mpaに保持したまま0.01℃/minの冷却速度にて、コア30のPMMAのTg以下となる80℃まで降温した後に、プリフォーム15を得た。
Di-t-butyl peroxide (10-hour half-life temperature is 123.7 ° C.) was used as the polymerization initiator, and dodecyl mercaptan was used as the chain transfer agent. Di-t-butyl peroxide was blended in 0.016% by mass and dodecyl mercaptan in 0.27% by weight with respect to MMA. The clad 12 into which MMA or the like was injected was subjected to ultrasonic deaeration for 5 minutes under reduced pressure, then inserted into the
得られたプリフォーム15には、重合完了時に体積収縮による気泡の混入はなかった。このプリフォーム15を、230℃にて加熱延伸して、直径約400〜500μmのPOF17を製造した。延伸工程16において、プリフォーム15には気泡の発生は観察されず、安定して500mのPOF17を得ることができた。得られたPOF17の伝送損失値を測定したところ、波長650nmにて170dB/kmであった。また、得られたPOF100mの伝送帯域を測定したところ、1.5GHzであった。また、同一の方法で得られたプリフォームをコア径300μm±15μmとなるように延伸したところ、延伸時の発泡がなく、伝送性能もほぼ同等の性能を示すものが得られた。更に、同一の方法で得られたプリフォームを外径が300μm±15μmとなるように延伸したところ、延伸時の発泡がなく、伝送性能もほぼ同等の性能を示すものが得られた。
The resulting preform 15 did not contain bubbles due to volume shrinkage when the polymerization was completed. This preform 15 was heated and stretched at 230 ° C. to produce
重合容器内に、押出し成形により作製した外径20mm、内径19mm、長さ60cmポリフッ化ビニリデン(PVDF)の中空管をクラッド75としてセットした。クラッド75は、溶融押出し成型にて作成されたものである。重合容器は、充分に剛性を有する内径20mm、長さ60cmのものである。なおクラッド75には、上記実施例1のクラッド作製時に用いた所定量のMMA溶液を注入し、回転しながら加熱下で重合を行い、クラッド75の内面にPMMAからなる層を形成してこの層をアウターコア76とした。こうしてアウターコアとクラッドとからなる第1部材は、フッ素系ポリマーを含有し、かつ内面が非晶性ポリマーのPMMAとなっている。
A hollow tube made of polyvinylidene fluoride (PVDF) having an outer diameter of 20 mm, an inner diameter of 19 mm, and a length of 60 cm prepared by extrusion molding was set as a clad 75 in the polymerization container. The clad 75 is made by melt extrusion molding. The polymerization vessel has a sufficiently rigid inner diameter of 20 mm and a length of 60 cm. The clad 75 is injected with a predetermined amount of the MMA solution used in the clad fabrication of Example 1 and polymerized under heating while rotating to form a layer made of PMMA on the inner surface of the clad 75. Was used as the
その後、アウターコア76を有するクラッド75を、4×102 Paで2時間保持した。その後、MMAの常圧での沸点Tbより30℃低い70℃まで昇温したMMAを注入し,加熱、加圧下でこれを重合して重合部をインナーコア77とし、プリフォーム65を得た。インナーコア77を生成するためのMMAを、アウターコア76の中に注入する工程においては、クラックの発生はなく、得られたプリフォーム65に気泡の混入は無かった。また、延伸工程においては、プリフォーム65には気泡の発生は観察されず、400〜500μmの外径を有するPOFを安定して300m得ることができた。得られたPOFの伝送損失値を測定したところ、波長650nmにて170dB/kmであった。また、得られたファイバ100mの伝送帯域を測定したところ、1.0GHzであった。また、同一の方法で得られたプリフォームをコア径300μm±15μmとなるように延伸したところ、延伸時の発泡がなく、伝送性能もほぼ同等の性能を示すものが得られた。更に、同一の方法で得られたプリフォームを外径が300μm±15μmとなるように延伸したところ、延伸時の発泡がなく、伝送性能もほぼ同等の性能を示すものが得られた。
Thereafter, the clad 75 having the
実施例1の方法にて作製したクラッド12の中に、クラッド12を形成したPMMAのTgより75℃低く、かつMMAの常圧における沸点(100℃)よりも70℃低い30℃にまで昇温させたMMA混合溶液を注入した。注入時には、クラッド12の内面部に多数のクラックが発生した。その後、実施例1と同様の方法でコア30を加熱、加圧下で重合し、プリフォーム15を得た。得られたプリフォーム15には、気泡の混入が見られ、プリフォーム15の延伸工程においては多数の気泡が発生した。得られたPOFの伝送損失は,650nm波長帯において250dB/kmであった。 In the clad 12 produced by the method of Example 1, the temperature is raised to 30 ° C., which is 75 ° C. lower than the Tg of PMMA on which the clad 12 is formed and 70 ° C. lower than the boiling point (100 ° C.) at normal pressure of MMA. The MMA mixed solution was injected. At the time of injection, a large number of cracks occurred on the inner surface of the clad 12. Thereafter, the core 30 was polymerized under heating and pressure in the same manner as in Example 1 to obtain a preform 15. In the obtained preform 15, bubbles were mixed, and a large number of bubbles were generated in the stretching process of the preform 15. The transmission loss of the obtained POF was 250 dB / km in the 650 nm wavelength band.
実施例1の方法にて作製したクラッド12の中に入れる、コア用モノマーのMMA溶液をその常圧における沸点Tbより10℃高い110℃にまで昇温し、中空部への注入を試みたがMMA溶液が沸騰し、中空管への注入は不可能であった。 Although the core monomer MMA solution placed in the clad 12 produced by the method of Example 1 was heated to 110 ° C., which is 10 ° C. higher than the boiling point Tb at normal pressure, and injection into the hollow portion was attempted. The MMA solution boiled and injection into the hollow tube was not possible.
12 クラッド
15 プリフォーム
30 コア
40 重合装置
41 重合容器
41a 容器本体
41b 蓋
44 圧力計
45 圧力コントローラ
47 温度計
48 温度コントローラ
51 窒素供給元
65 プリフォーム
75 クラッド
76 アウターコア
77 インナーコア
V1 バルブ
12 Cladding 15 Preform 30 Core 40 Polymerizer 41 Polymerization Container
Claims (13)
前記注入工程での前記重合性化合物の温度をTC(℃)とし、
前記第1部材の前記ポリマーのガラス転移点をTg(℃)とし、
前記重合性化合物の沸点をTbとするとき、
Tg−60≦TC≦Tbまたは40≦TC≦Tb
を満たすことを特徴とする光伝送体の製造方法。 An optical transmission body using an injection step of injecting a polymerizable compound into a first member formed in a tubular shape with a material containing a polymer, and a polymerization step of generating a second member by polymerizing the polymerizable compound In the method of manufacturing
The temperature of the polymerizable compound in the injection step is TC (° C.),
The glass transition point of the polymer of the first member is Tg (° C.),
When the boiling point of the polymerizable compound is Tb,
Tg-60 ≦ TC ≦ Tb or 40 ≦ TC ≦ Tb
An optical transmission body manufacturing method characterized by satisfying:
前記第1部材の少なくとも一部は、前記光ファイバのクラッド部となり、
前記第2部材は、前記光ファイバのコア部となることを特徴とする光ファイバの製造方法。 The optical transmission body manufactured by the manufacturing method according to any one of claims 1 to 10 is melt-drawn into an optical fiber,
At least a part of the first member becomes a clad portion of the optical fiber,
The method for manufacturing an optical fiber, wherein the second member serves as a core portion of the optical fiber.
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